KR20130086694A - 비휘발성 메모리에 적합한 파일시스템을 이용한 파일 관리 방법 - Google Patents
비휘발성 메모리에 적합한 파일시스템을 이용한 파일 관리 방법 Download PDFInfo
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Abstract
비휘발성 메모리에 적합한 파일시스템을 이용한 파일 관리 방법이 제공된다. 본 파일 관리 방법에서 저장장치에 저장된 파일을 관리하기 위해 이용하는 파일시스템은, 수퍼 블록 영역, 아이노드 블록 영역, 비트맵 블록 영역 및 데이터 블록 영역을 포함한다. 이에 의해, 비휘발성 저장장치에 적합한 파일시스템을 이용한 파일 관리가 가능해진다.
Description
본 발명은 파일 관리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 파일을 저장 및 관리하기 위한 파일시스템을 이용한 파일 관리 방법에 관한 것이다.
현재 대부분의 컴퓨터에서 사용하는 파일 시스템은 하드 디스크의 하드웨어 특성을 기반으로 하는 파일 시스템으로 하드디스크의 하드웨어 단점을 보완하고자 다양한 알고리즘이 적용되었다. 하드디스크의 성능을 극대화 하기 위해 EFS(Extended File System)의 경우 블록그룹(Block Group)을 이용하여 한 블록그룹 안에 파일의 정보를 저장하도록 구성되었다.
최근, 낸드 플래시(Nand Flash)를 기반으로 하는 SSD(Solid State Drive)가 보급되고 있다. SSD에 사용되는 메모리 소자는 DRAM 또는 Nand Flash 등이 있다. Nand Flash SSD의 경우 Nand Flash 하드웨어 특성으로 인하여 HDD기반 File system이 동작하지 않음에 따라 FTL(Flash Translation Layer)이란 기술을 이용하여 하드웨어 특성을 보완하고 있다.
또한, DRAM SSD의 경우 휘발성 메모리이기 때문에 전원이 없을 경우 내부에 저장된 데이터가 삭제되는 단점이 있다. 이와 관련되어 비휘발성 메모리와 함께 비휘발성 메모리를 SSD로 구성하기 위한 연구가 이뤄지고 있으며, 비휘발성 메모리로 PCM(Phase Change Memory), STTM(Spin Torque Transfer Memory), NVRAM(Non-Volatile RAM) 등의 소자가 개발되고 있다.
비휘발성 메모리로 구성된 SSD를 사용할 경우 기존 하드디스크의 특성에 맞춰서 설계된 기존의 파일 시스템들은 비휘발성 메모리 SSD의 성능을 모두 이용할 수 없다. 따라서, SSD를 추후 대용량 스토리지 시스템에서 사용하기 위해서는 기존의 파일 시스템의 설계상 구조적인 문제점을 갖게 되므로, 이를 해결하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 수퍼 블록 영역, 아이노드 블록 영역, 비트맵 블록 영역, 및 데이터 블록 영역을 포함하는 파일시스템을 이용한 파일 관리 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 파일 관리 방법은, 메모리에 파일을 저장하는 단계; 및 파일시스템으로, 상기 메모리에 저장된 파일을 관리하는 단계;를 포함하고, 상기 파일 시스템은, 상기 파일 시스템의 전체 정보가 저장된 복수개의 수퍼 블록(Super Block)이 저장되는 수퍼 블록 영역; 파일에 대한 정보를 저장하는 복수개의 아이노드(Inode)가 기록되는 아이노드 블록 영역; 모든 블록에 대한 사용 현황을 각 블록별 비트로 표현한 복수개의 비트맵 블록(Bitmap Block)이 기록되는 비트맵 블록 영역; 및 실제 파일 데이터가 저장되는 복수개의 데이터 블록이 기록되는 데이터 블록 영역;을 포함한다.
또한, 파일시스템은, 파일 시스템의 전체 정보가 저장된 복수개의 수퍼 블록(Super Block)이 저장되는 수퍼 블록 영역; 파일에 대한 정보를 저장하는 복수개의 아이노드(Inode)가 기록되는 아이노드 블록 영역; 모든 블록에 대한 사용 현황을 각 블록별 비트로 표현한 복수개의 비트맵 블록(Bitmap Block)이 기록되는 비트맵 블록 영역; 및 실제 파일 데이터가 저장되는 복수개의 데이터 블록이 기록되는 데이터 블록 영역;을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 파일시스템은, 하나의 볼륨(volume) 또는 하나의 파티션(partition)을 상기 수퍼 블록 영역, 아이노드 블록 영역, 비트맵 블록 영역, 및 데이터 블록 영역으로 구성할 수도 있다.
또한, 상기 수퍼 블록 영역은, 상기 파일시스템이 적용된 파티션의 전체 크기 정보, 블록의 개수와 크기 정보, 상기 파일시스템으로 포맷될 당시 계산된 아이노드 블록의 개수, 사용가능한 아이노드 블록의 개수와 다음에 사용될 아이노드 블록 정보, 사용가능한 데이터 블록의 개수와 다음에 사용될 블록의 정보, 비트맵 블록 영역의 주소, 및 상기 파일시스템 시간정보 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
그리고, 상기 수퍼 블록 영역은, 제1 수퍼 블록과 상기 제1 수퍼 블록을 백업하기 위한 제2 수퍼 블록을 포함할 수도 있다.
또한, 상기 아이노드는, 체크섬(CheckSum), 파일이 사용중인 블록의 개수인 블록정보(Blocks), 아이노드 모드(InodeMode), 파일의 UID(User ID), 파일의 GID(Group ID), 링크(LINK), 파일 보안을 위한 권한 정보(MODE(xWRXWRXWRx)), 접근시간(ACCESSTIME), 생성시간(CREATETIME), 수정시간(MODIFYTIME), 파일 전체의 크기(SIZE), 다음 아이노드 정보(NEXT INODE), 삭제시간(DELETE TIME), 플래그(FLAG), 디렉토리 구성 정보, 파일이름 정보, 및 파일 데이터 위치정보 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
그리고, 상기 디렉토리 구성 정보는, 상기 아이노드 블록에 대응되는 파일인 제1 파일이 위치된 제1 디렉토리에 대한 정보, 상기 제1 디렉토리의 하위 디렉토리에 대한 정보, 상기 제1 디렉토리 내에서 상기 제1 파일 바로 전에 생성된 파일 정보, 상기 제1 디렉토리 내에서 상기 제1 파일 바로 다음에 생성된 파일 정보, 상기 제1 디렉토리 내에서 가장 먼저 생성된 파일 정보, 및 상기 제1 디렉토리 내에서 가장 나중에 생성된 파일 정보를 포함할 수도 있다.
또한, 상기 파일이름 정보는, 아이노드 번호, 파일이름 길이, 및 파일이름 정보를 포함하고, 상기 아이노드 번호는, 저장장치의 물리적인 주소값에 대응될 수도 있다.
그리고, 상기 파일시스템은 비휘발성 메모리 장치에 적용될 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 수퍼 블록 영역, 아이노드 블록 영역, 비트맵 블록 영역, 및 데이터 블록 영역을 포함하는 파일시스템을 제공할 수 있게 되어, 비휘발성 저장장치에 적합한 파일시스템을 제공할 수 있게 된다.
도 1a는 저장장치의 저장영역에 대한 물리적 구조를 도시한 도면,
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 저장장치의 저장영역에 대한 논리적 파일 시스템 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 아이노드의 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 디렉토리 구성 정보를 설명하기 위해 제공되는 디렉토리 구조의 일 예이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 저장장치의 저장영역에 대한 논리적 파일 시스템 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 아이노드의 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 디렉토리 구성 정보를 설명하기 위해 제공되는 디렉토리 구조의 일 예이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1a는 저장장치의 저장영역에 대한 물리적 구조를 도시한 도면이다. 도 1a에 도시된 바와 같이 저장장치의 저장영역은 L개의 블럭으로 구성되어 있다. 저장장치는 저장영역을 블럭 단위로 관리한다.
저장장치는 파일이 저장되는 비휘발성 메모리 저장장치이다. 구체적으로, 저장장치는 SSD(Solid State Drive), 구체적으로 Nand Flash SSD 등이 될 수 있다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 저장장치의 저장영역에 대한 논리적 파일 시스템(100)의 구조를 도시한 도면이다. 파일시스템(100)은 컴퓨터 파일에 이름을 붙이고, 저장이나 검색을 위해 논리적으로 그것들을 물리적 저장영역의 어디에 위치시켜야 하는지 등을 나타내는 논리적 구조이다.
파일시스템(100)은 이를 구현하기 위한 프로그램에 의해 저장장치에 의해 구현되며, 운영체제 하에서 포맷 프로그램을 통해 파일시스템(100)이 구현 및 설정된다.
구체적으로, 컴퓨터에서 데이터를 기록하기 위해서는 미리 저장장치(예를 들어, SSD)에 데이터를 읽고, 쓰고, 찾기 위한 준비를 하여야 한다. 파일시스템(100)은 그 준비의 규칙을 정리해 놓은 것으로서 파일에 이름을 붙이고, 저장이나 검색을 위해 파일을 어디에 위치시킬 것인지를 나타내는 체계를 의미한다. 도스 윈도우OS/2,매킨토시,유닉스 등 모든 운영체제가 반드시 갖추고 있는데, 예를 들면 윈도의 FAT16·FAT32·NTFS, 리눅스의 ext2·raiserFS·ext3 등이 있다. 반면, 본 실시예에 따른 파일시스템(100)은, 상술한 기존의 파일시스템들과 달리, 비휘발성 메모리 장치를 위한 파일시스템(100)이다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 파일시스템(100)은 저장장치에 대한 하나의 볼륨(volume) 또는 하나의 파티션(partition)에 대해 수퍼 블록(Super Block) 영역(110), 아이노드(Inode) 블록 영역(120), 비트맵 블록 영역(130) 및 데이터 블록 영역(140)을 포함한다.
수퍼 블록 영역(110)은 파일시스템(100)의 전체 정보가 저장된다. 구체적으로, 수퍼 블록 영역(110)은 파일시스템(100)이 적용된 파티션의 전체 크기 정보, 블록의 개수와 크기 정보, 파일시스템으로 포맷될 당시 계산된 아이노드 블록의 개수, 사용가능한 아이노드 블록의 개수와 다음에 사용될 아이노드 블록 정보, 사용가능한 데이터 블록의 개수와 다음에 사용될 블록의 정보, 비트맵 블록 영역(130)의 주소, 및 상기 파일시스템 시간정보 중 적어도 하나를 포함한다. 이와 같은 정보들은 파일시스템(100)을 구성함에 있어서 필요한 정보들에 해당된다.
또한, 수퍼 블록 영역(110)은 제1 수퍼 블록과 제1 수퍼 블록을 백업하기 위한 제2 수퍼 블록을 포함한다. 이와 같이, 수퍼 블록은 중요한 정보를 포함하고 있으므로, 제1 수퍼 블록과 이와 같은 내용의 백업용 제2 수퍼 블록이 마련된다.
아이노드 블록 영역(120)에는 파일에 대한 정보를 저장하는 복수 개의 아이노드(Inode)가 기록된다. 아이노드 블록 영역(120)은 복수개의 아이노드 블록을 포함하고, 하나의 아이노드 블록은 그 크기에 따라 복수개의 아이노드를 포함한다. 아이노드에 대한 상세한 설명은 도 2를 참고하여 이후에 설명한다.
비트맵 블록 영역(130)은 모든 물리적 블록에 대한 사용 현황을 각 블록별 비트로 표현한 비트맵을 포함한다. 예를 들어, 비트맵 블록에는 현재 데이터가 기록된 블록을 '1'로 표시하고, 데이터가 기록되지 않은 블록을 '0'으로 표시될 수도 있다.
데이터 블록 영역(140)은 실제 파일 데이터가 저장되는 복수개의 데이터 블록을 포함한다.
이와 같은 구조의 파일시스템(100)은 비휘발성 메모리 장치에 적용되어, 이에 따라 빠른 파일 탐색 속도를 가지고 비휘발성 메모리에서 최대의 성능을 낼 수 있게 된다.
도 2는 아이노드의 구조를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 아이노드(200)는 체크섬(CheckSum), 파일이 사용중인 블록의 개수인 블록 정보(Blocks), 아이노드 모드(InodeMode), 파일의 UID(User ID), 파일의 GID(Group ID), 링크(LINK), 파일 보안을 위한 권한 정보(MODE(xWRXWRXWRx)), 접근시간(ACCESSTIME), 생성시간(CREATETIME), 수정시간(MODIFYTIME), 파일 전체의 크기(SIZE), 다음 아이노드 정보(NEXT INODE), 삭제시간(DELETE TIME), 플래그(FLAG), 디렉토리 구성 정보(210), 파일이름 정보(220), 및 파일 데이터 위치정보(230) 중 적어도 하나를 포함한다.
여기에서, 디렉토리 구성 정보(210)는 현재 파일이 포함된 디렉토리 내에서 어떤 위치인지를 찾기위해 참고되는 정보들에 해당된다. 구체적으로, 디렉토리 구성 정보(210)는 아이노드 블록에 대응되는 파일인 제1 파일이 위치된 제1 디렉토리에 대한 정보(Parent), 제1 디렉토리의 하위 디렉토리에 대한 정보(Child), 제1 디렉토리 내에서 제1 파일 바로 전에 생성된 파일 정보(Prev), 제1 디렉토리 내에서 제1 파일 바로 다음에 생성된 파일 정보(Next), 제1 디렉토리 내에서 가장 먼저 생성된 파일 정보(Head) 및 제1 디렉토리 내에서 가장 나중에 생성된 파일 정보(Tail)를 포함한다.
디렉토리 구성 정보(210)에 관하여, 도 3을 참고하여 예를 들어 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 디렉토리 구성 정보(210)를 설명하기 위해 제공되는 디렉토리 구조의 일 예이다. 도 3에서 파일 및 디렉토리들은 알파벳 순으로 생성된 것으로 가정한다.
현재 아이노드(200)가 나타내고 있는 파일이 'h.txt'인 경우, Parent는 디렉토리 "B"가 되고, Child는 디렉토리 "G"가 되며, Prev는 디렉토리 "G"가 되고, Next는 "i.txt"가 되며, Head는 "f.txt"가 되고, Tail은 "i.txt"가 된다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 파일시스템(100)은 아이노드에 대응되는 파일에 관한 디렉토리 구성 정보를 포함하게 된다.
한편, 파일이름 정보(220)는 파일 이름에 관한 정보가 저장되는 영역으로, 아이노드 번호, 파일이름 길이, 및 파일이름 정보를 포함한다. 여기에서, 아이노드 번호는 저장장치의 물리적인 주소값에 대응된다.
그리고, 파일 데이터 위치정보(230)는 파일 데이터가 데이터 블록 영역(140) 중 어느 곳에 저장되어있는지에 대한 주소 정보들이 저장된다.
본 실시예에 따른 파일시스템(100)은 이와 같은 구조의 아이노드(200)를 포함하기 때문에, 부모 디렉토리 및 같은 디렉토리 뎁스(depth)의 파일에 대한 정보가 한 아이노드에 저장되어 있고 아이노드 번호가 저장장치의 물리적인 주소값에 대응되기 때문에, 직관적이고 빠른 파일 탐색구조를 가질 수 있게 된다.
한편, 본 실시예에 따른 파일시스템(100)을 구현하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 파일시스템 110 : 수퍼 블록 영역
120 : 아이노드 블록 영역 130 : 비트맵 블록 영역
140 : 데이터 블록 영역 200 : 아이노드
210 : 디렉토리 구성 정보 220 : 파일이름 정보
230 : 파일 데이터 위치정보
120 : 아이노드 블록 영역 130 : 비트맵 블록 영역
140 : 데이터 블록 영역 200 : 아이노드
210 : 디렉토리 구성 정보 220 : 파일이름 정보
230 : 파일 데이터 위치정보
Claims (6)
- 저장장치에 파일을 저장하는 단계; 및
파일시스템으로, 상기 저장장치에 저장된 파일을 관리하는 단계;를 포함하고,
상기 파일 시스템은,
상기 파일 시스템의 전체 정보가 저장된 복수개의 수퍼 블록(Super Block)이 저장되는 수퍼 블록 영역;
파일에 대한 정보를 저장하는 복수개의 아이노드(Inode)가 기록되는 아이노드 블록 영역;
데이터 블록에 대한 사용 현황을 각 블록별 비트로 표현한 복수개의 비트맵 블록(Bitmap Block)이 저장되는 비트맵 블록 영역; 및
실제 파일 데이터가 저장되는 복수개의 데이터 블록이 저장되는 데이터 블록 영역;을 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 관리 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 파일시스템은,
하나의 볼륨(volume) 또는 하나의 파티션(partition)을 상기 수퍼 블록 영역, 아이노드 블록 영역, 비트맵 블록 영역 및 데이터 블록 영역을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 파일 관리 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 수퍼 블록 영역은,
상기 파일시스템이 적용된 파티션의 전체 크기 정보, 블록의 개수와 크기 정보, 상기 파일시스템으로 포맷될 당시 계산된 아이노드 블록의 개수, 사용가능한 아이노드 블록의 개수와 다음에 사용될 아이노드 블록 정보, 사용가능한 데이터 블록의 개수와 다음에 사용될 블록의 정보, 비트맵 블록 영역의 주소, 및 상기 파일시스템 시간정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 관리 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 수퍼 블록 영역은,
제1 수퍼 블록과 상기 제1 수퍼 블록을 백업하기 위한 제2 수퍼 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 관리 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 아이노드는, 파일이름 정보를 포함하고,
상기 파일이름 정보는, 아이노드 번호, 파일이름 길이, 및 파일이름 정보를 포함하며,
상기 아이노드 번호는, 저장장치의 물리적인 주소값에 대응되는 것을 특징으로 하는 파일 관리 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 저장장치는,
비휘발성 메모리인 것을 특징으로 하는 파일 관리 방법.
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