[Linux] 7. 파일시스템과 디스크 관리하기(1)

December 11, 2023 8 분 소요

1. 리눅스 파일 시스템의 종류

파일 시스템

파일과 디렉터리 집합을 구조적으로 관리하는 체계
다양한 형식의 파일 시스템 존재(FAT, NTFS, EXT, 등)

리눅스 디스크 기반 파일 시스템

etx(etx1) - Extended File System - 파일 시스템의 최대 크기는 2GB, 파일 이름의 길이는 255바이트까지 지원
ext2
- 파일 시스템의 최대 크기는 이론적으로 32TB까지 가능 (초기 2TB까지 지원)
ext3
- ext3의 가장 큰 장점은 저널링 기능을 도입하여 파일시스템 복구기능을 강화
- 파일 시스템의 최대 크기는 블록의 크기에 따라 2~32TB까지 지원
ext4
- 1EB(엑사바이트) 이상의 볼륨과 16TB 이상의 파일을 지원
- ext2 및 ext3와 호환성 유지
XFS
- eXtended File System
- XFS는 64bit 파일 시스템으로 최대 16EB 까지 지원

리눅스는 `ext`, `ext2`, `ext3`, `ext4` 이외에 다양한 파일 시스템을 지원함

msdos, vfat, nfts (Microsoft 파일 시스템)
hfs (Apple 파일 시스템)
iso9660 (CD-ROM, DVD 파일 시스템)

항목	기능
`msdos`	MS-DOS 파티션을 사용하기 위한 파일 시스템
`vfat`	윈도우 95,98,NT를 지원하기 위한 파일 시스템
`ntfs`	윈도우의 NTFS를 지원하기 위한 파일 시스템
`hfs`	맥 컴퓨터의 hfs 파일 시스템을 지원하기 위한 파일 시스템
`iso9660`	CD-ROM, DVD의 표준 파일 시스템으로 읽기 전용으로 사용

현재 시스템이 지원하는 파일 시스템 확인하기

/proc/filesystems 는 현재 커널이 지원하는 파일 시스템의 종류를 알려줌

nodev   devpts
      ext3
      ext4
      squashfs
      vfat
nodev	ecryptfs
      fuseblk #ntfs
nodev
nodev
nodev	autofs
      iso9660

nodev: 가상 파일 시스템 의미

2. 리눅스 파일 시스템의 주요 특징

리눅스 파일 시스템의 주요 특징

파일은 inode 테이블로 관리
디렉터리는 단순한 파일의 목록을 가지고 있는 파일
특수 파일을 통해 장치에 접근할 수 있음

우분투 리눅스 파일 시스템(`ext4`) 의 구조

디스크를 사용하기 위해 저장 장치를 논리적인 블록의 집합(블록그룹)으로 구분하여 관리함 (하나의 블록그룹은 최대 32,768개의 블록으로 구성)
일반적으로 한 블록의 크기는 4KB이고 실제 크기는 시스템의 설정에 따라 변경 가능함

블록그룹의 3가지 유형

모든 블록그룹은 기본적으로 데이터 블록 비트맵(1블록), inode 비트맵(1블록), inode 테이블(n블록), 데이터블록(n블록)을 가지고 있음
블록그룹 0 : 전체 파일 시스템의 첫 번째 블록그룹으로 특별하게 그룹 0 패딩과 슈퍼블록, 그룹 디스크립터 블록, 그룹 디스크립터 예약 블록 정보를 저장
블록그룹 a : 슈퍼블록과 그룹 디스크립터 블록, 그룹 디스크립터 예약 블록에 대한 복사본 정보를 저장함
블록그룹 b : 일반 블록

`ext4` 파일 시스템의 블록그룹 유형

블록그룹 0 - `파일 시스템에 도착하면 딱 1개만 생성`

그룹 0 패딩	ext4 슈퍼블록	그룹 디스크립터(GDT)	GDT 예약 블록	데이터 블록 비트맵	inode 비트맵	inode 비트맵	데이터블록
1,024B	1 블록	n 블록	n 블록	1 블록	1 블록	n 블록	n 블록

블록그룹 a - `여러 개 생성`

ext4 슈퍼블록	그룹 디스크립터	GDT 예약 블록	데이터 블록 비트맵	inode 비트맵	inode 비트맵	데이터블록
1 블록	n 블록	n 블록	1 블록	1 블록	n 블록	n 블록

블록그룹 b - `나머지(제일 많이 생성)`

데이터 블록 비트맵	inode 비트맵	inode 비트맵	데이터블록
1 블록	1 블록	n 블록	n 블록

`ext4` 파일 시스템의 구조

`그룹 0 패딩` (1,024B, 1K)

부트 섹터와 부가 정보 저장

`슈퍼블록` (1블록, 4K)

전체 파일 시스템의 구성과 관련된 정보들 저장
- 파일시스템 크기. 전체 블록 개수, 전체 inode 개수, 각 블록 크기, 그룹 당 블록 개수, 마운트 시간 등
슈퍼블록은 해당 디스크가 마운트 될 때, 운영체제가 가장 먼저 읽음
슈퍼블록에 문제가 생길 경우 전체 파일 시스템을 사용할 수 없음
슈퍼블록은 다른 블록그룹에 복사하고, 슈퍼블록을 읽을 수 없을 경우 복사본을 사용하여 복구함 (블록그룹 a를 이용)

그룹 디스크립터 테이블(GDT)과 GDT 예약 블록

그룹 디스크립터 테이블도 다른 블록그룹에 복사됨
GDT에 저장되는 정보 (블록그룹에 대한 정보 저장)
- 데이터 블록 비트맵 주소, inode 비트맵 주소, inode 테이블 주소, 할당되지 않은 블록의 개수, 할당되지 않은 inode의 개수, 디렉터리의 개수
GDT 예약 블록은 그룹 디스크립터 테이블의 확장을 위한 예비 공간임

데이터 블록 비트맵과 inode 비트맵 (1이면 사용 중, 0이면 사용 중이 아님)

블록그룹에 포함된 데이터 블록의 사용 여부 표시
블록그룹에 포함된 inode 테이블 항목의 사용 여부 표시

데이터 블록과 inode 테이블

데이터 블록에는 실제 데이터들이 저장됨
inode 테이블에는 실제 파일/디렉터리에 관한 정보들이 저장됨

inode의 구조 (inode 테이블에서 한 개의 행을 추출하였을 때)

파일종류, 파일 접근권한, 파일크기, 소유자, 접근시간 등의 정보 저장(ls -l)
테이블 블록의 주소 저장 (7개의 주소 => 7개 blocks(7 x 4K = 28K))

파일 시스템을 디렉터리 계층 구조에 연결 (`=마운트`)

전체 디렉터리 구성을 `한 개의 파일 시스템`으로 구성하기

전체 디렉터리 구성을 `여러 개의 파일 시스템`으로 구성하기

한 개의 파일 시스템으로 구성하기

디렉터리 구조에서 보이는 모든 디렉터리와 파일을 하나의 파일 시스템으로 구성

여러 개의 파일 시스템으로 구성하기

디렉터리 계층 구조를 여러 개의 파일 시스템으로 구분하여 구성 여러 파일 시스템으로 나누어 디렉터리 계층 구조를 구성할 경우, 일부 파일 시스템에 문제가 생기더라도 다른 파일 시스템의 파일은 안전함 Windows에서 C 드라이브, D 드라이브를 구분하는 것과 유사한 개념임

파일 시스템과 디렉터리 계층 구조

디렉터리 계층 구조는 리눅스의 전체 파일과 디렉터리를 어떤 구조로 정리하고 관리할 것인지를 정의한 것임 실제 파일이 저장되는 파일 시스템은 디렉터리 계층 구조와 연결되어야 사용자가 사용 가능함 (=마운트가 되어야 사용 가능함)

3. 파일 시스템 마운트

마운트

파일 시스템을 디렉터리 계층 구조의 특정 디렉터리와 연결하는 것

마운트 포인트

디렉터리 계층 구조에서 파일 시스템이 연결되는 디렉터리를 의미

파일 시스템에 대한 마운트 설정 파일

리눅스 시스템이 부팅될 때 자동으로 파일 시스템이 마운트 되게 하려면 /etc/fstab 파일에 설정하면 됨
$ cat /etc/fstab

`/etc/fstab` 파일구조

장치명 (`파일 시스템 명`)	마운트 포인트	파일 시스템의 종류	옵션	덤프 관련 설정	파일 점검 옵션

디스크 이름과 장치명은 다름

`/etc/fstab` 파일의 예제

장치명 : UUID=7009cb18-dbd5-4ffc-af86-599cee765454 (UUID로 장치명 표시)
마운트 포인트 : / (루트 디렉터리를 파일시스템과 연결)
파일 시스템의 종류 : etx4 (ext4 파일시스템 설정)
옵션 : errors=remount-ro (에러가 발생하면 읽기 전용으로 다시 마운트)
덤프 관련 설정 : 0 (백업 등을 위해 파일 덤프 사용 안함)
파일 점검 옵션 : 1 (부팅 시, 루트 파일 시스템 점검 수행), 2 (부팅 시, 루트 파일 시스템 외의 파일시스템 점검)
장치명 : 파일 시스템 장치명으로, 예를 들어 /dev/hda1, /dev/sda1 과 같이 특정 디스크를 저장함
- UUID는 파일 시스템을 유일하게 구분해주는 128비트의 숫자로, 시스템의 하드웨어 정보와 시간 정보를 조합하여 랜덤으로 생성됨
- UUID로 지정된 실제 디스크 장치명은 /dev/disk/by-uuid 디렉터리에서 확인 가능함
- $ ls -l /dev/disk/by-uuid
마운트 포인트 : 파일 시스템이 연결되는 디렉터리 이름
파일 시스템의 종류 : 파일 시스템의 종류 설정, ext2, ext3, ext4 등
옵션 : 파일 시스템의 속성을 지정
덤프 관련 설정 : 0(dump 불가), 1(dump 가능)
파일 점검 옵션 : 0(부팅 시, 파일시스템 점검 안함), 1(루트 파일시스템 점검), 2(루트 파일 시스템 이외의 파일시스템 점검)

`mount`, `umount` -마운트 관련 명령

mount [옵션][장치명][마운트포인트]
umount [옵션][장치명]또는[마운트포인트]

`mount`
기능	파일 시스템을 마운트한다
형식	`mount [옵션][장치명 또는 마운트포인트]`
옵션	`-t 파일시스템 종류` : 파일 시스템 종류를 지정, `-o 마운트 옵션` : 마운트 옵션을 지정한다, `-f` : 마운트할 수 있는지 점검만 한다, `-r` : 읽기만 가능하게 마운트 한다(`-o`, `-ro` 와 동일)
사용 예	`mount` , `mount /dev/sdb1 /` , `mount -t iso9660 /dev/cdrom /mnt/cdrom`

`umount`
기능	파일 시스템을 언마운트한다
형식	`umount [옵션][장치명 또는 마운트포인트]`
옵션	`-t 파일시스템 종류` : 파일 시스템 종류를 지정한다 (거의 안씀)
사용 예	`umount /dev/sdb1 /` , `umount /mnt` (`/dev/sdb1`, `/mnt` 둘중에 하나 사용)

현재 마운트 되어 있는 정보 출력

$ mount
$ mount | grep sda
옵션, 인자 없이 mount 명령만 사용하면 현재 마운트 되어 있는 정보 출력
mount 명령으로 출력되는 정보는 /etc/mtab 파일의 내용
- 장치명
- 마운트 포인트
- 파일 시스템의 종류
- 마운트 옵션
ex) /dev/sda5 on , /type ext4 (rw,realtime,errors=remount-ro)

`mount` 명령으로 장치(디스크)를 디렉터리에 연결하는 방법

mount [옵션][장치명][마운트포인트]

ext2 파일 시스템 : mount -t ext2 /dev/sdb1 /mnt
ext3 파일 시스템 : mount -t ext3 /dev/sdb1 /mnt
ext4 파일 시스템 : mount -t ext4 /dev/sdb1 /mnt (기본은 ext4)
읽기 전용 : mount -r /dev/sdb1 /mnt
CD-ROM : mount -t iso9660 /dev/cdrom /mnt/cdrom
MS Windows 디스크 : mount -t vfat /dev/hdc /mnt

USB 메모리 연결하기(`MS Windows용 USB를 포맷없이 그대로 이용`)

USB 메모리를 USB 슬롯에 꽂고 리눅스 시스템에 인식시키기
root 권한으로 새로 연결된 USB 메모리의 장치명(파일시스템명)을 확인 (sudo fdisk -l)
USB 메모리를 /home/user1/linux_ex/ch7/mttest 디렉터리에 마운트하고 확인 (ch7/mttest 디렉터리 생성) (sudo mount -t vfat /dev/sdb1 /home/user1/linux_ex/ch7/mttest) (마운트가 잘 되었는지 mttest 디렉터리 내용을 ls -l 명령으로 확인)
USB 메모리를 사용 완료 후, umount 명령으로 마운트 해제 (sudo umount /dev/sdb1)
USB 메모리를 USB 슬롯에 꽂고 리눅스 시스템에 인식 시킴
새로 연결된 USB 메모리의 파일시스템명을 확인함 (sudo fdisk -l 이용) $ sudo fdisk -l | grep sd (보통 /dev/sdb1임)

USB 메모리를 USB 슬롯에 꽂고 리눅스 시스템에 인식시키는 방법

VMware Player의 Player 메뉴의 Removable Device에서 USB Storage Device의 Connect(Disconnect from host) 선택
USB 장치가 호스트 OS(윈도우)에서 분리되어 게스트 OS인 리눅스에 연결된다는 메시지 출력

USB 메모리 연결하기(윈도우용)

USB 메모리를 /home/user1/lunux_ex/ch7/mttest 디렉터리에 마운트하고 확인

$ sudo mount -t vfa /dev/sdb1 /home/user1/lunux_ex/ch7/mttest
$ ls -l /home/user1/linux_ex/ch7/mttest

USB 메모리를 사용 완료 후, umount 명령으로 마운트 해제 $ sudo umount /dev/sdb1

USB 메모리 연결하기(Windows용 USB를 리눅스용 파일시스템으로 바꾸어 사용)

USB 메모리를 USB 슬롯에 연결하고 리눅스 시스템에 인식시키기
새로 연결된 USB 메모리의 디스크명을 확인 (fdisk -l)
USB 메모리에 파티션 생성 (fdisk)
생성된 USB 메모리 파티션을 포맷하여 리눅스 파일시스템(ext4) 생성 (mke2fs)
USB 메모리를 마운트(디렉터리에 연결)하고 확인 (mount)
테스트를 위하여 USB 메모리에 새로운 파일 복사해보기 (cp)
장치 연결을 해제하고 USB 제거 (unmount)

USB 메모리를 USB 슬롯에 꽂고 리눅스 시스템에 인식시키기

VMware Player의 Player 메뉴의 Removable Device에서 USB Storage Device의 Connect(Disconnect from host) 선택 (앞의 방식과 동일)
USB 장치가 호스트 OS(윈도우)에서 분리되어 게스트 OS인 리눅스에 연결된다는 메시지 출력 (앞의 방식과 동일)
USB 메모리는 리눅스 Gnome UI에서 자동으로 마운트가 되므로 파티션 및 포맷을 수행하기 전에 자동 마운트 정보를 제거해야 함
mount 명령을 실행해보면 자동 마운트 정보 확인이 가능함
마운트를 해제하고 파일 시스템 생성 작업을 해야함

파일 시스템 마운트 실습 순서

1) USB 메모리는 리눅스 Gnome UI에서 자동으로 마운트가 되므로 파티션 및 포맷을 수행하기 전에 자동 마운트 정보를 제거해야 함 , mount 명령을 실행해보면 자동 마운트 정보 확인이 가능함 $ sudo mount | grep sd

마운트를 해제하고 리눅스용 파일 시스템 생성 작업을 해야함(umount) $ sudo umount /ev/sdb1
USB 메모리의 디스크명 확인: fdisk -l 명령으로 확인 가능(root 권한) $ sudo fdisk -l | grep sd (/dev/sdb 확인)
USB 메모리에 파티션 생성 (fdisk 명령 사용)
USB 메모리 디스크명(/dev/sdb)을 이용하여 fdisk 명령 실행 $ sudo fdisk /dev/sdb m 입력: 파티션에서 사용할 수 있는 명령에 대한 help 출력
새로운 파티션을 생성을 위하여 n 입력: default 선택 만약, 모든 공간이 사용 중이라고 나오면 기존의 파티션을 삭제(d 입력)하고 다시 파티션을 생성
생성할 파티션의 번호를 지정하고 시작 섹터와 마지막 섹터를 지정

`n`명령 이후 기본 파티션(`p`), 파티션 번호(1) 등 default 값을 이용하여 생성 및 저장

p명령을 이용하여 파티션이 제대로 설정되었는지 확인하고 w 명령을 입력하여 설정한 파티션 정보를 파티션 테이블에 기록 (USB 메모리에 파티션 생성 완료)
생성된 USB 메모리 파티션을 포맷하여 리눅스 파일시스템(ex4) 생성 (mke2fs) $ sudo mke2fs -t ext4/dev/sdb1
USB 메모리를 마운트(디렉터리에 연결)하고 확인 (mount) $ sudo mount /dev/sdb1 /home/user1/linux_ex/ch7/mttest
테스트를 위하여 USB 메모리에 새로운 파일 복사 (cp) $ sudo cp /etc/hosts /home/user1/linux_ex/ch7/mttest (새로 마운트 파일 시스템 root만 쓰기권한)
장치 연결을 해제하고 USB 제거 (umount) $ sudo umount /ev/sdb1

USB 제거 가능

Twitter Facebook LinkedIn

1. 리눅스 파일 시스템의 종류

파일 시스템

리눅스 디스크 기반 파일 시스템

리눅스는 ext, ext2, ext3, ext4 이외에 다양한 파일 시스템을 지원함

현재 시스템이 지원하는 파일 시스템 확인하기

2. 리눅스 파일 시스템의 주요 특징

리눅스 파일 시스템의 주요 특징

우분투 리눅스 파일 시스템(ext4) 의 구조

블록그룹의 3가지 유형

ext4 파일 시스템의 블록그룹 유형

블록그룹 0 - 파일 시스템에 도착하면 딱 1개만 생성

블록그룹 a - 여러 개 생성

블록그룹 b - 나머지(제일 많이 생성)

ext4 파일 시스템의 구조

그룹 0 패딩 (1,024B, 1K)

슈퍼블록 (1블록, 4K)