파일은 컴퓨터가 꺼져도 남고, 여러 프로세스가 함께 쓸 수 있고, 안에 구조가 있는 이름 붙은 데이터 묶음이다. 파일 관리 시스템은 디스크의 블록과 섹터 같은 세부를 감추고 “보고서.txt를 열어 읽는다”처럼 이름과 단순한 명령으로 쓰게 해 준다. 덕분에 프로그래머는 파일 관리 소프트웨어를 따로 만들 필요가 없다. 대신 운영체제는 보호, 공유, 성능, 고장 복구를 모두 책임져야 한다.
예시로 보기
학생 명부 파일을 생각해 보자.
| 단위 | 명부에서 | 뜻 |
|---|---|---|
| 필드 | “홍길동” (이름 칸 하나) | 값 하나를 담는 가장 작은 데이터. 길이와 자료형이 있다 |
| 레코드 | 한 학생의 학번·이름·학과 | 서로 관련된 필드 묶음. 한 단위로 다룬다 |
| 파일 | 학생 명부 전체 | 비슷한 레코드의 모음. 이름이 있고 하나의 대상으로 다룬다. 접근 제어를 걸 수 있다 |
| 데이터베이스 | 명부 + 수강 신청 + 성적 | 관련된 데이터의 모음. 원소들 사이에 관계가 있고 파일 하나 이상으로 이루어진다 |
필드에서 데이터베이스까지, 단위가 커질수록 앞 단위를 묶는다.
정확히 말하면
파일이 갖추면 좋은 성질은 오래 남음, 프로세스 사이 공유, 구조다. 파일 관리 시스템은 특권 응용으로 돌아가는 시스템 유틸리티 프로그램들이고, 2차 기억장치를 다룬다. 보통 파일에 만들기, 지우기, 열기, 닫기, 읽기, 쓰기 연산을 제공한다.
목표. 사용자의 데이터 관리 요구를 채운다. 파일 안 데이터가 올바름을 보장한다. 성능을 최적화한다. 여러 저장 장치를 지원한다. 데이터 손실·파괴를 최소로 한다. 사용자 프로세스에 표준 입출력 인터페이스 루틴을 준다. 여러 사용자가 있으면 그들을 지원한다.
범용 시스템의 요구. 각 사용자는 파일을 만들고·지우고·읽고·쓰고·고칠 수 있다. 다른 사용자의 파일에 통제된 접근을 할 수 있다. 자기 파일에 어떤 접근을 허락할지 정할 수 있다. 자기 파일의 구조를 바꿀 수 있다. 파일 사이로 데이터를 옮길 수 있다. 백업하고 복구할 수 있다. 기호 이름으로 파일에 접근할 수 있다.
소프트웨어 구조
아래에서 위로 다섯 층이다.
| 층 | 하는 일 |
|---|---|
| 장치 드라이버 | 가장 아래. 주변 장치와 직접 주고받는다. 입출력을 시작하고, 끝난 요청을 처리한다 |
| 기본 파일 시스템 (물리적 입출력) | 컴퓨터 바깥과의 주 인터페이스. 데이터 블록을 주고받고, 블록 배치와 주기억장치의 블록 버퍼링을 다룬다 |
| 기본 입출력 감독자 | 모든 파일 입출력의 시작과 끝을 맡는다. 장치 입출력, 스케줄링, 파일 상태에 관한 제어 구조를 다루고, 장치와의 입출력을 골라 스케줄링한다 |
| 논리적 입출력 | 사용자와 응용이 레코드에 접근하게 한다. 일반 레코드 입출력 기능과 파일 기본 정보를 관리한다 |
| 접근 방법 | 사용자에게 가장 가깝다. 서로 다른 파일 구조를 반영하고, 응용과 파일 시스템·장치 사이에 표준 인터페이스를 준다 |
flowchart TB
U[사용자 프로그램] --> AM[접근 방법: 파일 구조별]
AM --> LIO[논리적 입출력: 레코드 단위]
LIO --> BIS[기본 입출력 감독자: 입출력 시작·끝, 스케줄링]
BIS --> BFS[기본 파일 시스템: 블록 단위]
BFS --> DD[장치 드라이버]
DD --> DEV[(디스크·테이프)]
사용자 쪽에서 보면 파일 이름과 레코드로 요청하고, 아래로 내려갈수록 블록, 그다음 장치 명령으로 바뀐다.
활용
- 리눅스의 가상 파일 시스템(VFS)은 어떤 파일 시스템이든 공통 성질을 가진 객체로 보고 사용자 프로세스에 하나의 인터페이스를 준다. 프로세스가 VFS 방식으로
read를 부르면 VFS가 내부 호출로 바꾸고, 특정 파일 시스템의 매핑 함수로 넘긴다. 주요 객체는 슈퍼블록(마운트된 파일 시스템), 아이노드(파일 하나), 덴트리(디렉터리 항목 하나), 파일(프로세스가 연 파일)이다. - Windows의 NTFS는 복구 가능성, 보안, 큰 디스크·큰 파일, 여러 데이터 스트림, 저널링, 압축·암호화를 지원한다. 볼륨의 모든 것이 파일이고, 파일의 데이터 내용조차 속성 하나로 다룬다.
연결
- 선수: 입출력 장치와 입출력 설계 (같은 층 구조의 파일 시스템 쪽)
- 다음: 파일 조직, 디렉터리와 파일 공유, 파일 할당
확인 문제
C1 다음은 필드, 레코드, 파일, 데이터베이스 중 무엇인가? ① 주문 한 건(주문 번호·고객·금액) ② “2026-10-08”(주문 날짜 칸) ③ 고객 파일과 주문 파일, 그리고 둘을 잇는 관계
답: ① 레코드 ② 필드 ③ 데이터베이스.
C2 파일 시스템 소프트웨어의 다섯 층을 아래에서 위로 쓰라.
답: 장치 드라이버 → 기본 파일 시스템(물리적 입출력) → 기본 입출력 감독자 → 논리적 입출력 → 접근 방법.
C3 논리적 입출력 층은 레코드를, 기본 파일 시스템은 블록을 다룬다. 이렇게 나누는 이유는?
답: 응용은 “고객 레코드 하나”처럼 의미 단위로 일하고 싶고, 디스크는 고정 크기 블록으로만 읽고 쓴다. 레코드와 블록 사이의 변환(블로킹)을 한 층에 모아 두면, 응용은 블록을 몰라도 되고 아래층은 레코드 구조를 몰라도 된다.