File-System-Internals

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File-System Mounting

• 파일 시스템은 프로세스에 사용되기 전에 mount 되어야 한다.
  • Storage name, mount point(경로) 가 설정된다.
• Root partition 은 OS 포함한다.
  • boot time 에 mount 된다.
  • 다른 partition 은 자동, 수동으로 추가 가능

Virtual File Systems on Unix

• Virtual File System : 파일 시스템 구현의 객체 지향적 방식 제공
• 다형성을 이용해 파일 시스템 구현
  • 다양한 타입의 파일 시스템에 대해 같은 시스템 콜 인터페이스 사용 허용
  • 네트워크를 통해 고유하게 파일을 표현하는 매커니즘 제공

• EX) Linux
  • inode object - 개별의 파일을 나타낸다.
  • file object - 열린 파일을 나타낸다.
  • superblock object - 전체 파일 시스템을 나타낸다.
  • dentry object - 개별 디렉토리 entry 를 나타낸다.

Remote File Systems

네트워크를 거쳐 파일 공유

1. FTP(File Transfer Protocol) : 수동으로 각 파일을 공유한다.
2. DFS(Distributed file system) : 여러 파일 시스템에서 동기적으로 공유. cluster 에서 많이 사용한다.
3. WWW(World Wide Web) : 링크로 다운로드, 업로드를 한다.

Network File System(NFS)

• 클라이언트-서버 네트워크 파일 시스템으로 널리 사용되고 구현되어 있다.
• NFS 서버로 동작하는 장비에 클라이언트가 접속하여 자신의 디스크처럼 사용할 수 있다.
• TCP, UDP/IP 프로토콜을 사용할 수 있다.
• RPC(Remote Procedure Call) : 서버 함수를 RPC 프로토콜을 사용해 가져올 수 있다.

• 투명한 방식으로 파일 시스템을 공유할 수 있게 한다.
• remote 디렉토리가 local 파일 시스템 디렉토리에 mount 되어 사용될 수 있다.
  • Local 에서 remote 디렉토리가 표시되는데 실제로는 서버에 있으나 접근해 사용 가능

NFS Mount Protocol

• Mount operation → (mount 되는 remote 디렉토리 이름, 디렉토리를 저장하는 서버 이름) 을 포함
  • RPC 에 mount request 는 연결된다.
  • Export list : mount 가능한 기기의 이름에 대해 명시
  • Export list 에 추가되어 있는 경우 서버는 mount 된 디렉토리를 식별하는 file system identifier, inode number 를 가진 file handler 를 반환한다. ⇒ 추가적인 접근을 준다.
• Mount operation 은 서버 측에 영향을 주지 않는다.

NFS Protocol

• Remote file 조작을 위해 RPC 제공
  • 디렉토리에서 파일 찾기
  • 디렉토리 entry 읽기
  • 링크, 디렉토리 조작
  • 파일 속성 접근
  • 읽고 쓰기
• NFS 서버는 따로 저장하지 않고 필요할 때마다 읽어 처리한다. → 각 요청은 argment 전부를 제공
• 수정된 데이터는 결과가 클라이언트에 반환되기 전에 서버 디스크에 바로 적용되어야 한다.
• NFS protocol 은 동시성 제어 매커니즘을 제공하지 않는다.

NFS Path-Name Translation

• Component 이름으로 경로 나누고 이름 및 디렉토리 vnode 쌍에 대해 별도 NFC lookup 호출을 해야한다.
• 이런 이름, 경로를 클라이언트 측에서 cache 로 저장하면 빨라질 것.

NFS Remote Operations

• System call 과 NFS RPC 프로토콜은 거의 일대일 대응관계
• 성능 목적으로 buffering, caching 사용
  • File-blocks cache : 파일이 열렸을 때 커널이 서버에서 cached 속성을 가져올지 재검증할지 확인 (수정 여부 확인해야 하기 때문)
  • File-attribute cache : 서버로부터 새로운 속성이 도착할 때마다 업데이트 된다.
• 서버에 데이터가 디스크에 써졌다는 확인 전에 클라이언트를 해제하면 안된다.