파일 할당
위 그림은 pool of free blocks를 논리적인 그림으로 나타낸 모습이고 블록마다 인덱스 번호를 설정하였다.
블록들이 위와 같이 있을 때 파일을 할당하는 방법은 크게 연속 할당, 연결 할당, 색인 할당 세 가지가 존재한다.
연속 할당 (Contiguous Allocation)
연속 할당
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말그대로 연속된 블록에 파일을 할당 하는 것이다.
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예를 들어, 블록 크기가 1KB이고, 할당할 파일은 f1, f2, f3 3개가 있고 각각의 크기는 5KB, 3KB, 4KB이다.
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연속 할당을 수행하면 위의 그림과 같은 모습이 나온다.
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장점
연속 할당에는 세 가지 특징이 있다.
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연속 할당의 장점은 디스크 헤더의 이동을 최소화 할 수 있다.
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I/O 성능을 높일 수 있다. 이 방식은 예전의 IBM에서 사용하던 방법이며 주로 동영상, 음악, VOD 등에 적합하다.
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순차 접근(Sequential Access)이 가능하다.
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이는 말 그대로 순서대로 파일을 읽을 수 있다는 의미이다.
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직접 접근(Direct Access)이 가능하다.
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운영체제는 파일의 정보를 디렉토리(directory) 라는 테이블에 저장한다.
디렉토리에서 사용자가 접근가능한 정보는 파일의 이름, 크기, 날짜 등이 있고, 운영체제 내부에서 접근하는 정보는 해당 파일의 시작 블록 번호와 같은 것이 있다. 예를 들어, 위 예제의 f1 파일의 디렉토리 정보는 아래와 같다.
# 유저 접근
file name: f1
file size: 5 bytes
...
-----------------
# 운영체제 접근
block number: 0
Python
복사
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연속 할당은 순차적으로 저장되어 있으므로 운영체제는 디렉토리에서 얻은 시작 블록 번호로 원하는 블록에 바로 접근할 수 있다.
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예를 들어, 위 예제에서 f1 파일의 3번째 블록에 접근하고 싶다고 가정하자.
운영체제는 f1의 시작 블록 번호가 0번인 것을 알고 있기 때문에 2번 블록에 접근하면 f1의 3번째 블록이라는 것을 알 수 있다.
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단점
연속 할당은 현재에는 거의 사용하지 않는 방식인데, 이 방법에는 큰 단점이 존재하기 때문이다.
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외부 단편화 문제가 발생한다.
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파일을 할당하고 지우고를 반복하다보면 중간 중간에 빈 공간(hole)이 생기는데 연속 할당은 연속된 공간을 찾아야 하기 때문에 이전 메인 메모리 할당에서 살펴본 것과 같이 외부 단편화 문제가 발생한다.
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외부 단편화로 인해 디스크 공간의 낭비가 매우 심해진다. 이전 메모리 할당에서 외부 단편화로 인해 메모리의 약 1/3을 낭비한다고 하였는데, 디스크의 연속 할당도 같은 낭비가 발생한다.
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파일을 저장할 때 실제 크기를 알 수 없다.
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특히, 계속해서 사용하는 파일의 경우 크기가 계속 증가 할 수 있기 때문에 이를 지속해서 연속적으로 할당하기에는 매우 부적절하다.
연결 할당 (Linked Allocation)
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연결 할당은 연속 할당의 문제점을 해결하기 위해 나온 방법으로, 연속적으로 할당하는 것이 아니라 링크드 리스트(linked list) 와 같은 방식으로 파일을 할당한다
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위 그림은 block 크기가 1 byte, 파일 f1의 크기가 5 bytes 일 때 연결 할당을 수행한 모습이다.
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각 블록의 마지막에 주소를 저장하는 포인터 공간(4bytes)이 존재하며, 여기서 다음 블록을 가리키고 있다. 마지막 블록의 포인터 공간에는 끝임을 나타내는 값이 저장되어 있다.
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이러한 파일을 linked list of data blocks 라고 하며, f1의 파일 디렉토리 정보는 아래와 같다.
file name: f1
file size: 5 bytes
...
-----------------
block number: 6
Python
복사
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연결할당의 장점
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위치와 상관없이 할당이 가능하므로 외부 단편화 문제가 없다. (= 디스크 낭비가 없다.)
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연결 할당을 사용해서 새로운 파일을 할당할 때는 비어있는 임의의 블록을 첫 블록으로 선택하며, 만약 파일이 커지는 경우 다른 블록을 할당해서 기존의 블록과 연결만 해주면 된다.
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연결할당의 단점
하지만, 연결 할당 역시 여러 문제점을 가지고 있다.
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순차 접근은 가능하지만 직접 접근은 불가능하다.
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파일의 블록들은 모두 흩어져 있으므로 시작 블록 번호를 가지고는 원하는 위치의 블록에 바로 접근할 수는 없다.
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포인터를 저장하는 4 bytes 이상의 손해가 발생한다.
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낮은 신뢰성
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중간 블록의 포인터가 끊어지면 그 이후의 모든 블록에 접근하지 못한다.
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느린 속도
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블록이 모두 흩어져 있으므로 디스크 헤더의 움직임이 그 만큼 많이 발생한다.