[Lecture] Operating System with Ubuntu - Day 7~8

🖥 Operating System - Day 7~8

👀 특수 접근 권한 설정

• umask 의 네 자리 숫자 중 맨 앞자리 숫자는 특수 접근 권한을 나타냄
  • 0이면 일반적인 접근 권한
  • 1, 2, 4이면 특수 접근 권한
• SetUID : 4
• SetGID : 2
• 스티키 비트(sticky bit) : 1

🤔 SetUID

• SetUID 가 설정된 파일을 실행하면 해당 파일이 실행되는 동안에는 파일을 실행한 사용자의 권한이 아니라 파일 소유자의 권한이 적용됨
• SetUID 가 설정되면 소유자의 실행 권한에 's'가 표시됨
  • 파일을 실행하면 항상 파일 소유자의 권한이 적용됨
• passwd : 사용자 계정의 암호를 바꿈
  • 일반 사용자가 passwd 명령으로 암호를 변경할 시 본인의 권한으로 실행하면 암호를 변경할 수 없음
    • root 계정만 /etc/shadow 파일을 변경할 수 있기 때문
  • passwd 명령에는 SetUID 가 설정되어 있기 때문에 소유자인 root 권한으로 실행되어 /etc/shadow 파일을 수정해 암호를 변경할 수 있음

🤔 SetGID

• SetGID 가 설정된 파일을 실행하면 해당 파일이 실행되는 동안에는 파일 소유 그룹의 권한으로 실행됨
• SetGID 가 설정되면 그룹의 실행 권한에 's'가 표시됨

🤔 스티키 비트

• 스티키 비트는 디렉터리에 설정하며, 디렉터리에 스티키 비트가 설정되어 있으면 이 디렉터리에는 누구나 파일을 생성할 수 있음
  • 파일은 파일을 생성한 계정으로 소유자가 설정되고, 다른 사용자가 생성한 파일은 삭제할 수 없음
• 스티키 비트가 설정되면 기타 사용자의 실행 권한에 't'가 표시됨

🤔 특수 접근 권한 설정 오류

• 특수 권한을 설정하는 파일이나 디렉터리 모두 실행 권한을 가지고 있어야 함
• 실행 권한이 없는 파일에 SetUID 나 SetGID 를 설정하면 'S'가 표시됨
• 디렉터리에 실행 권한이 없는데 스티키 비트를 설정하면 'T'가 표시됨

👉🏻 [Chapter 06] 프로세스 관리

👀 프로세스의 개념

• 프로세스(process) : 현재 시스템에서 실행 중인 프로그램
  • 리눅스는 다중 프로세스 시스템

🤔 프로세스의 부모-자식 관계

• 리눅스에서 모든 프로세스는 부모-자식 관계를 가짐
  • 필요에 따라 부모 프로세스(parent process) 는 자식 프로세스(child process) 를 생성하고, 자식 프로세스는 또 다른 자식 프로세스를 생성할 수 있음
• 리눅스 시스템은 부팅 시 스케줄러가 실행한 프로세스인 systemd 와 kthreadd 프로세스를 제외하면 모든 프로세스는 부모 프로세스를 가짐

🤔 프로세스의 번호

• PID(Process IDentification number) : 각 프로세스의 고유한 번호
• PID는 1번부터 시작하며 프로세스가 실행되면서 하나씩 증가하여 부여됨
  • 리눅스 실행 시 PID 1번 systemd, PID 2번 kthreadd 가 차례로 실행됨
  • 1번 프로세스는 나머지 모든 시스템 프로세스의 부모 프로세스가 되고, 2번 프로세스는 모든 스레드의 부모 프로세스가 됨
• 전통적으로 유닉스에서 1번 프로세스는 init
  • 우분투의 경우 init 의 기능을 systemd 로 바꿈
  • 이전 시스템과 호환되도록 1번 프로세스의 이름은 init 으로 유지하고 있음
    • init 은 systemd 의 심벌릭 링크

🤔 프로세스의 종류

• 사용자가 실행한 일반적인 프로세스는 잠깐 실행되었다가 바로 종료됨
• 데몬 프로세스(daemon process) : 특정 서비스를 제공하기 위해 존재하며 리눅스 커널에 의해 실행됨
  • 평소 대기 상태로 있다가 서비스 요청이 들어오면 서비스 제공
  • 원격 접속 서비스를 제공하기 위해 동작하는 sshd 프로세스가 있는데 이를 ssh 서버 데몬이라고 함
• 고아 프로세스(orphan process)
  • 자식 프로세스는 종료되면 부모 프로세스로 돌아가지만 자식 프로세스가 아직 실행 중인데 부모 프로세스가 먼저 종료되면 고아 프로세스가 됨
    • 1번 프로세스가 고아 프로세스의 새로운 부모 프로세스가 되어 고아 프로세스가 작업을 마치고 종료될 수 있게 함
• 좀비 프로세스(zombie process)
  • 자식 프로세스는 종료될 때 부모 프로세스에 종료 정보(exit status) 를 보내고, 부모 프로세스가 이 정보를 받으면 자식 프로세스는 프로세스 테이블 목록에서 삭제됨
  • 자식 프로세스가 실행을 종료했는데도 프로세스 테이블 목록에 남아 있는 경우에 좀비 프로세스라고 함
    • 자식 프로세스의 종료 정보를 부모 프로세스가 읽어 가기를 기다리고 있는 것
    • 프로세스 목록에 defunct 프로세스라고 나오기도 함
    • 실제로 실행되지는 않지만 동작 중인 프로세스 테이블 목록을 차지하고 있음
  • kill 명령으로 제거할 수 없음
  • SIGCHLD 시그널을 부모 프로세스에 보내 부모 프로세스가 자식 프로세스를 정리하도록 하거나 부모 프로세스 자체를 종료해야 함
    • 부모 프로세스가 종료되면 좀비 프로세스는 고아 프로세스가 되고, 1번 프로세스는 주기적으로 자식 프로세스의 종료 정보를 확인하여 정리함

👀 프로세스 관리 명령

🤔 프로세스 목록 확인

• ps
  • 형식 : ps [option]
  • 현재 실행 중인 프로세스에 대한 정보를 출력함
  • PID : 프로세스 번호
  • TTY : 현재 터미널 번호
  • TIME : 프로세스의 실행 시간
  • CMD : 프로세스가 실행 중인 명령
  • <유닉스 옵션> : 묶어서 사용할 수 있고, - 으로 시작
    • -e : 시스템에서 실행 중인 모든 프로세스의 정보를 출력
      • TTY 의 값이 ?인 것은 대부분 데몬으로 시스템이 실행한 프로세스
    • -f : 프로세스에 대한 자세한 정보를 출력
      • UID : 프로세스를 실행한 사용자 ID
      • PPID : 부모 프로세스 번호
      • C : CPU 사용량(%)
      • STIME : 프로세스의 시작 날짜나 시간
    • -u uid : 특정 사용자에 대한 모든 프로세스의 정보를 출력
      • -fu uid : 더욱 상세한 정보 확인
    • -p pid : pid로 지정한 특정 프로세스의 정보를 출력
      • -fp pid : 더욱 상세한 정보 확인
    • -ef : 전체 프로세스의 더 자세한 정보 확인
  • <BSD 옵션> : 묶어서 사용할 수 있고, - 으로 시작하지 않음
    • a : 터미널에서 실행시킨 프로세스의 정보를 출력
      • STAT : 프로세스의 상태를 나타냄
        • R : 실행 중(running)
        • S : 인터럽트가 가능한 대기(sleep) 상태
        • T : 작업 제어에 의해 정지된(stopped) 상태
        • Z : 좀비 프로세스(defunct)
        • STIME : 프로세스의 시작 날짜나 시간
        • s : 세션 리더 프로세스
        • + : 포그라운드 프로세스 그룹
        • l : 멀티스레드
    • u : 프로세스 소유자 이름, CPU 사용량, 메모리 사용량 등 상세 정보를 출력
    • x : 시스템에서 실행 중인 모든 프로세스의 정보를 출력
    • au : 터미널에서 실행한 프로세스의 상세 정보 출력
      • USER : 사용자 계정 이름
      • %CPU : 퍼센트로 표시한 CPU 사용량
      • &MEM : 퍼센트로 표시한 물리적 메모리 사용량
      • VSZ : 사용 중인 가상 메모리의 크기(KB)
      • RSS : 사용 중인 물리적 메모리의 크기(KB)
      • START : 프로세스 시작 시간
    • ax = -e
    • aux = -ef
  • <GNU 옵션> : - 두 개로 시작
    • --pid PID 목록 : 목록으로 지정한 특정 PID 정보를 출력

🤔 특정 프로세스 정보 검색

• ps -ef | grep [command]
  • ps 와 grep 명령을 | 로 연결하여 특정 프로세스에 대한 정보를 검색
• pgrep
  • 형식 : pgrep [option] [pattern]
  • 지정한 패턴과 일치하는 프로세스의 정보를 출력
  • 옵션
    • -x : 패턴과 정확히 일치하는 프로세스의 정보를 출력
    • -n : 패턴을 포함하고 있는 가장 최근 프로세스의 정보를 출력
    • -u user_name : 특정 사용자에 대한 모든 프로세스를 출력
    • -l : PID와 프로세스 이름 출력
    • -t term : 특정 단말기와 관련된 프로세스의 정보 출력
  • 더 자세한 정보를 검색하려면 pgrep 을 ps 와 연결해서 사용
    • ps -fp $(pgrep -x bash)
    • ps -fp $(pgrep -u user1 bash)

🤔 프로세스 종료

• 프로세스 강제 종료 시 해당 프로세스의 PID를 알아야 함
  • ps -ef 와 ps aux
• 프로세스 종료 시 kill, pkill 사용
  • 프로세스에 시그널을 보내 프로세스를 종료함
  • 시그널(signal) : 프로세스에 무언가 발생했음을 알리는 간단한 메시지

    시그널	번호	기본 처리	의미
    SIGHUP	1	종료	터미널과 연결이 끊겼을 때 발생
    SIGINT	2	종료	인터럽트로 사용자가 ^c 를 입력하면 발생
    SIGQUIT	3	종료, 코어덤프	종료 신호로 사용자가 ^\ 를 입력하면 발생
    SIGKILL	9	종료	이 시그널을 받은 프로세스는 무시할 수 없으며 강제로 종료됨
    SIGALRM	14	종료	알람에 의해 발생
    SIGTERM	15	종료	kill 명령이 보내는 기본 시그널

• kill
  • 형식 : kill [-signal] PID...
  • 지정한 시그널을 프로세스에게 보냄
  • 시그널
    • 2 : 인터럽트 시그널을 보냄(^c)
    • 9 : 프로세스를 강제로 종료함
      • 강제 종료 시그널이지만, 좀비 프로세스의 경우 시그널을 받아도 종료되지 않을 수 있음
    • 15 : 프로세스와 관련된 파일들을 정리하고 종료함. 종료되지 않는 프로세스가 있을 수 있음
      • 일반적으로 프로세스 종료이지만, 시그널을 무시하거나 다른 동작을 하도록 지정되어 있다면 프로세스가 종료되지 않을 수 있음
  • 시그널을 지정하지 않을 경우 15번 시그널로 간주함
• pkill
  • pkill 은 kill 과 마찬가지로 시그널을 보내지만, PID가 아닌 프로세스의 명령 이름(CMD)으로 프로세스를 찾아 종료함
  • 명령 이름으로 찾아 종료하기에 같은 명령이 여러 개 검색될 경우 한 번에 모두 종료함
• killall
  • killall 도 pkill 처럼 프로세스의 명령 이름(CMD)으로 프로세스를 찾아 종료함
  • 해당 명령 이름으로 실행 중인 모든 프로세스를 한 번에 종료

🤔 프로세스 관리 도구

• top

  • 현재 실행 중인 프로세스의 정보를 주기적으로 출력
    • 프로세스의 자세한 요약 정보를 상단에 출력
    • 각 프로세스의 정보를 하단에 출력
  • 출력 정보

    항목	의미
    PID	프로세스 ID
    USER	사용자 계정
    PR	우선순위
    NI	Nice 값
    VIRT	프로세스가 사용하는 가상 메모리의 크기
    RES	프로세스가 사용하는 메모리의 크기
    SHR	프로세스가 사용하는 공유 메모리의 크기
    %CPU	퍼센트로 표시한 CPU 사용량
    %MEM	퍼센트로 표시한 메모리 사용량
    TIME+	CPU 누적 이용 시간
    COMMAND	명령 이름

  • 내부 명령

    내부 명령	기능
    Enter, Space Bar	화면을 즉시 다시 출력
    h, ?	도움말 화면 출력
    k	프로세스 종료, 종료할 프로세스의 PID 질의
    n	출력하는 프로세스의 개수를 바꿈
    u	사용자에 따라 정렬하여 출력
    M	사용하는 메모리 크기에 따라 정렬하여 출력
    p	CPU 사용량에 따라 정렬하여 출력
    q	top 명령 종료

• 시스템 감시

  • 우분투의 GUI인 그놈에서 기본으로 제공하는 도구 중 시스템 감시
    • 프로세스 이름, 사용자, CPU 사용량, 메모리 사용량 등의 정보를 보여줌
    • 시스템이나 파일 시스템 관련 정보도 확인 가능

👀 포그라운드﹒백그라운드 프로세스와 작업 제어

🤔 포그라운드 작업과 백그라운드 작업

• 작업 제어(job control) 도구 : 한 터미널에서 동시에 여러 프로세스를 실행하고 관리하기 위해 개발됨
  • 포그라운드(foreground) 작업
    • 사용자가 입력한 명령이 실행되어 결과가 출력될 때까지 기다리는 방식으로 처리되는 프로세스를 포그라운드 프로세스라고 하며, 작업 제어에서는 이를 포그라운드 작업이라고 함
    • 일반적으로 사용자가 명령을 실행하는 방식으로, 프롬프트가 출력되지 않아 다른 명령을 입력할 수 없으므로 기다려야 함
  • 백그라운드(background) 작업
    • 백그라운드 방식으로 명령을 실행하면 명령의 처리가 끝나는 것과 관계없이 곧바로 프롬프트가 출력되어 사용자가 다른 작업을 계속할 수 있음
    • 백그라운드 방식으로 처리되는 프로세스를 백그라운드 프로세스라고 하며, 작업 제어에서는 이를 백그라운드 작업이라고 함
    • 명령의 마지막에 & 기호를 추가하면 백그라운드로 실행할 수 있음
    • 백그라운드 작업의 실행이 끝나면 기존의 작업 화면과 백그라운드 작업 결과가 뒤섞인 채 터미널 화면에 출력됨
      • find / -name passwd > pw.dat 2>&1 & -> pw.dat 에 결과와 오류 저장
        • 출력과 오류 방향을 전환하고, 실행 결과와 오류 메시지는 파일로 저장하는 방법

🤔 작업 제어

• 작업 제어

  • 작업 전환 : 포그라운드 작업을 백그라운드 작업으로 전환, 백그라운드 작업을 포그라운드 작업으로 전환
  • 작업 일시 중지
  • 작업 종료

• jobs

  • 형식 : jobs [%job number]
  • 백그라운드 작업을 모두 보여줌
  • 특정 작업 번호를 지정하면 해당 작업의 정보만 보여줌
  • %job number
    • %번호 : 해당 번호의 작업 정보를 출력
    • %+ or %% : 작업 순서가 +인 작업 정보 출력
    • %- : 작업 순서가 -인 작업 정보 출력
  • 출력 정보

    항목	출력 예	의미
    작업 번호	[1]	작업 번호로서 백그라운드로 실행할 때마다 순차적으로 증가
    작업 순서	+	작업 순서 표시 + : 가장 최근에 접근한 작업 - : + 작업 바로 전에 접근한 작업 공백 : 그 외의 작업
    상태	실행중	작업 상태 표시
    명령	sleep 100 &	백그라운드로 실행 중인 명령

• 작업 전환하기

  • 작업 전환 명령

    명령	기능
    ^z or stop %job number	포그라운드 작업을 중지함(종료가 아닌 잠시 중단)
    bg %job number	작업 번호가 지시하는 작업을 백그라운드 작업으로 전환
    fg %job number	작업 번호가 지시하는 작업을 포그라운드 작업으로 전환

    • 작업 번호를 지정하지 않고 bg 혹은 fg 를 사용하면 작업 순서가 +인 작업에 적용됨

• 작업 종료하기

  • 포그라운드 작업
    • ^c : 인터럽트 시그널을 포그라운드 프로세스에 전달
    • 다른 터미널에서 해당 프로세스이 PID를 찾아 강제로 종료
  • 백그라운드 작업
    • kill 명령으로 강제 종료
      • PID 대신 %job number 지정 가능

• nohup

  • 형식 : nohup command &
  • 로그아웃한 후에도 백그라운드 작업을 계속 실행함
  • 반드시 백그라운드로 실행해야 함
  • 별도로 출력 방향 전환을 하지 않으면 명령의 실행 결과와 오류 메시지가 현재 디렉터리에 nohup.out 파일로 자동 저장됨

👀 작업 예약

🤔 정해진 시간에 한 번 실행

• at
  • 형식 : at [option] [time]
  • 예약한 명령을 정해진 시간에 실행
  • 옵션
    • -l : 현재 실행 대기 중인 명령의 전체 목록을 출력함
      • atq : 현재 사용자의 등록된 작업 목록을 보여주며 슈퍼유저일 경우 모든 사용자의 작업 목록을 보여줌
    • -r job number : 현재 실행 대기 중인 명령 중 해당 작업 번호를 삭제
      • atrm : 지정된 작업 번호의 작업을 삭제
    • -m : 출력 결과가 없더라도 작업이 완료되면 사용자에게 메일로 알려줌
    • -f file : 표준 입력 대신 실행할 명령을 파일로 지정
  • 명령 설정
    • at 뒤에 시간 명시 -> 프롬프트가 at> 으로 바뀌며 작업 예약 가능
      • 실행 명령은 기본적으로 표준 입력으로 지정
      • 명령의 입력 마칠 시 ^d
    • 시간 지정 시 HH:MM 형태뿐만 아니라 HHMM 형태도 지원하며 today, tomorrow, hours, days, weeks와 같이 지정 가능
      • at 4pm + 3 days : 지금부터 3일 후 오후 4시에 작업 수행
      • at 10am Jul 31 : 7월 31일 오전 10시에 작업 수행
      • at 1am tomorrow : 내일 오전 1시에 작업 수행
      • at 10:00am today : 오늘 오전 10시에 작업 수행
    • 설정 작업 결과는 지정된 파일에 저장됨
      • 표준 출력을 파일로 전환하지 않으면 메일로 전달됨
  • 작업 파일 확인
    • at 으로 생성된 작업 파일은 /var/spool/cron/atjobs 디렉터리에 저장됨
      • 작업 번호로 파일이 생성됨
      • 해당 디렉터리 내용은 daemon 그룹의 사용자만 확인할 수 있으므로 sudo 사용
    • sudo
      • root 계정으로 실행 가능한 명령을 일반 사용자가 실행할 수 있도록 해줌
        • 명령 사용 시 root 계정의 암호가 아닌 명령을 실행한 계정의 암호를 입력함
      • 사용자가 sudo 를 사용할 수 있도록 /etc/sudoers 파일에 저장되어 있어야 함
  • 명령 사용 제한
    • /etc/at.allow : 명령 사용 허용 사용자 지정 파일
      • 필요 시 관리자가 생성해야 함
    • /etc/at.deny : 명령 사용 금지 사용자 지정 파일
      • 기본적으로 있음
    • 두 파일에는 사용자 이름을 한 줄에 하나씩만 입력해야 함
    • 적용 기준
      • /etc/at.allow 존재 시 해당 파일에 지정된 사용자만 명령 사용 가능
        • 이 경우 /etc/at.deny 는 무시됨
      • /etc/at.allow 없을 시 /etc/at.deny 에 지정된 사용를 제외한 모든 사용자가 명령 사용 가능
      • 두 파일 없을 시 root만 명령 사용 가능
      • 사용자가 두 파일 모두 속해 있다면 명령 사용 가능
        • /etc/at.allow 적용
      • /etc/at.deny 를 빈 파일로 두면 모든 사용자가 명령 사용 가능
        • 초기 설정

🤔 정해진 시간에 반복 실행

• crontab

  • 형식 : crontab [-u user_ID] [option] [file_name]

  • 사용자의 crontab 파일을 관리함

  • 옵션

    • -e : 사용자의 crontab 파일을 편집
      • crontab 편집기로는 기본적으로 VISUAL or EDITOR 환경 변수에 지정된 편집기 사용
      • 해당 옵션으로 편집한 파일 저장 시 자동으로 /var/spool/cron/crontabs 디렉터리에 사용자 이름으로 생성됨
        • 해당 디렉터리는 일반 사용자가 접근 불가하며 시스템 관리자만 접근 가능
    • -l : crontab 파일의 목록 출력
    • -r : crontab 파일 삭제
      • 시스템 관리자가 특정 사용자의 crontab을 삭제할 시 crontab -u user1 -r 과 같이 삭제하려는 사용자 ID를 지정함

  • 파일 형식

    • crontab 파일에는 여러 개의 작업을 저장할 수 있으며 한 행에 하나의 작업을 설정함

    • 한 행의 여섯 항목

      분(0~59)	시(0~23)	일(1~31)	월(1~12)	요일(0~6)	작업 내용

      • 각 항목 공백문자 구분
      • * 사용 시 해당 항목의 모든 값을 의미함

  • 명령 사용 제한

    • /etc/cron.allow : 명령 사용 허용 사용자 지정 파일
      • 필요 시 관리자가 생성해야 함
    • /etc/cron.deny : 명령 사용 금지 사용자 지정 파일
      • 필요 시 관리자가 생성해야 함
    • 두 파일에는 사용자 이름을 한 줄에 하나씩만 입력해야 함
    • 적용 기준
      • /etc/cron.allow 존재 시 이 파일에 지정된 사용자만 명령 사용 가능
      • /etc/cron.allow 없고 /etc/cron.deny 존재 시 이 파일에 사용자 계정이 없어야 명령 사용 가능
      • 두 파일 모두 없을 시 시스템 설정에 따라 시스템 관리자만 명령을 사용할 수도, 모든 사용자가 사용할 수도 있음
      • 두 파일이 모두 존재 시 /etc/cron.allow 적용되며, /etc/cron.deny 무시

👉🏻 [Chapter 07] 파일 시스템과 디스크 관리

👀 리눅스 파일 시스템 종류

🤔 리눅스 고유의 디스크 기반 파일 시스템

• 초기에 미닉스의 파일 시스템(MFS; Minix File System) 을 이용했으나 곧 ext 파일 시스템 으로 알려진 리눅스 고유의 파일 시스템을 만들어 사용
• ext(ext1)
  • 레미 카드가 개발
  • ext; Extended File System
    • Extfs 라고도 하며 MFS 기능을 확장했다는 의미가 있음
  • MFS
    • 16비트 주소 체계 사용
    • 파일 시스템의 최대 크기 : 64MB
    • 파일 이름의 길이 : 14B
    • ext 파일 시스템의 최대 크기 : 2GB
    • ext 파일 이름의 길이 : 255B
  • inode의 수정과 데이터의 수정 시간 지원이 되지 않음
  • 링크드 리스트로 파일 시스템을 구성하여 파일 시스템이 복잡해지고 파편화되는 문제 야기
• ext2; Second Extended File System(Ext2fs)
  • 레미 카드가 개발
  • ext 파일 시스템 기반으로 확장성 고려하여 만들어짐
  • 파일 시스템의 최대 크기가 이론적으로 32TB까지 지원 가능
  • 부팅 가능한 USB 플래시 드라이브와 기타 SSD 장치에 사용되고 있음
• ext3; Third Extended File System
  • 스티븐 트위디가 개발
  • ext2 기반으로 개발되어 호환 가능
  • 저널링(journaling) 기능 도입
    • 디스크에 기록되는 데이터의 복구 기능을 강화한 것
    • 데이터를 디스크에 기록하기 전에 먼저 저널에 수정 사항을 기록함
  • inode의 동적 할당이나 다양한 블록 크기와 같은 최신 파일 시스템 기능 부족
  • 온라인 조각 모음 기능 없음
  • 파일 시스템의 최대 크기 : 블록 크기에 따라 2~32TB까지 지원
• ext4; Fourth Extended File System
  • 밍밍 카오, 안드레 딜거, 알렉스 주라블레프, 데이브 클레이캠프, 테오도어 츠오, 에릭 샌딘, 샘 나그시네 등이 개발
  • 1EB 이상의 볼륨과 16TB 이상의 파일을 지원하며, ext2 및 ext3 과 호환성 유지
  • ext3 에서는 서브 디렉터리의 수가 32,000개로 제한되었으나 ext4 에서는 64,000개로 늘어났으며, 온라인 조각 모음 기능을 지원함
• XFS; eXtended File System
  • 실리콘 그래픽스가 개발한 고성능 저널링 파일 시스템
  • 64비트 파일 시스템으로 최대 16EB까지 지원

🤔 리눅스에서 지원하는 다양한 파일 시스템

• 기타 파일 시스템

  파일 시스템	기능
  msdos	MS-DOS 파티션을 사용하기 위한 파일 시스템
  iso9660	CD-ROM, DVD의 표준 파일 시스템이며 읽기 전용으로 사용
  nfs	Network File System으로 원격 서버의 디스크를 연결할 때 사용
  ufs	Unix File System으로 유닉스의 표준 파일 시스템
  vfat	윈도 95, 98, NT를 지원하기 위한 파일 시스템
  hpfs	HPFS를 지원하기 위한 파일 시스템
  ntfs	윈도의 NTFS를 지원하기 위한 파일 시스템
  sysv	유닉스 시스템V를 지원하기 위한 파일 시스템
  hfs	맥 컴퓨터의 hfs 파일 시스템을 지원하기 위한 파일 시스템

🤔 특수 용도의 가상 파일 시스템

• 가상 파일 시스템

  파일 시스템	기능
  swap	스왑 영역을 관리하기 위한 스왑 파일 시스템
  tmpfs	Temporary File System으로 메모리에 임시 파일을 저장하기 위한 파일 시스템이며, 시스템이 재시작할 때마다 기존 내용이 없어짐 /tmp 디렉터리가 예시임
  proc	proc 파일 시스템으로 /proc 디렉터리임 커널의 현재 상태를 나타내는 파일을 가짐
  ramfs	램디스크를 지원하는 파일 시스템
  rootfs	Root File System으로 / 디렉터리임 시스템 초기화 및 관리에 필요한 내용을 관리

🤔 현재 시스템이 지원하는 파일 시스템 확인

• proc/filesystems : 현재 커널이 지원하는 파일 시스템의 종류를 알려줌
• 리눅스 버전에 따라 다를 수 있음

👀 리눅스 파일 시스템 구조

• 리눅스의 모든 파일 시스템은 기본적으로 유닉스 운영체제에서 유래된 공통의 개념을 바탕으로 구현됨
  • 파일은 inode로 관리됨
  • 디렉터리는 단순히 파일 목록을 가지고 있는 파일일 뿐임
  • 특수 파일을 통해 장치에 접근 가능

🤔 ext4 파일 시스템의 구조

• ext4 파일 시스템은 효율적으로 디스크를 사용하기 위해 저장 장치를 논리적인 블록의 집합(블록 그룹)으로 구분

  • 일반적인 블록의 크기는 4KB, 실제 크기는 시스템의 설정에 따라 다를 수 있음
  • 블록 그룹의 개수는 장치의 크기를 블록 그룹의 크기로 나눈 값

• 블록 그룹

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

  • 블록 그룹 0 : 파일 시스템의 첫 번째 블록 그룹으로 특별하게 그룹 0 패딩과 슈퍼블록, 그룹 디스크립터를 갖고 있음

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

  • 블록 그룹 a : 파일 시스템에서 첫 번째 블록 그룹이 아닌 블록 그룹으로 그룹 0 패딩이 없으나 슈퍼블록과 그룹 디스크립터의 복사본을 갖고 있음

  데이터 블록 비트맵	inode 비트맵	inode 테이블	데이터 블록
  1 블록	1 블록	n 블록	n 블록

  • 블록 그룹 b : 파일 시스템에서 첫 번째 블록 그룹이 아닌 블록 그룹으로 그룹 0 패딩, 슈퍼블록, 그룹 디스크립터가 없고 바로 데이터 블록 비트맵으로 시작함

• 그룹 0 패딩

  • 블록 그룹 0의 첫 1,024B는 특별한 목적으로 사용됨
    • x86 부트 섹터와 부가 정보를 저장

• 슈퍼블록

  • 파일 시스템과 관련된 다양한 정보 저장
    • 전체 inode의 개수
    • 할당되지 않은 블록(free block) 의 개수
    • 첫 번째 데이터 블록의 주소
    • 그룹당 블록의 개수
    • 파일 시스템의 상태
    • 전체 블록의 개수
    • 할당되지 않은 inode(free inode) 의 개수
    • 블록의 크기
    • 마운트 시간
    • 그룹 디스크립터의 크기
  • 슈퍼블록 문제 발생 시 전체 파일 시스템 이용 불가

• 그룹 디스크립터

  • 그룹 디스크립터에 저장되는 다양한 정보
    • 블록 비트맵의 주소
    • inode 비트맵의 주소
    • inode 테이블의 주소
    • 할당되지 않은 블록의 개수
    • 할당되지 않은 inode의 개수
    • 디렉터리의 개수
    • 블록 비트맵, inode 비트맵 체크섬

• GDT 예약 블록 : 그룹 디스크립터의 확장을 위한 예비 공간

• 데이터 블록 비트맵 : 블록 그룹에 포함된 데이터 블록의 사용 여부를 확인

• inode 비트맵 : inode 테이블의 항목이 사용 중인지를 표시

• inode 테이블 : 파일 정보 저장

• 데이터 블록 : 실제 데이터 저장

  • 일반 파일은 데이터 블록에 파일 내용을 저장
  • 디렉터리는 데이터 블록에 해당 디렉터리에 있는 파일이나 서브 디렉터리의 정보(이름, inode)를 저장

🤔 inode 구조

• 파일 정보를 저장하는 부분
  • 파일 종류, 파일 접근 권한, 파일 크기, 소유자, 접근 및 수정 시간 등
  • 사용자가 ls -l 로 확인하는 정보
• 실제 파일 내용이 저장된 데이터 블록의 주소를 저장하는 부분
  • 직접 블록(direct block) : 데이터 블록에 대한 주소를 직접 가지고 있음
  • 간접 블록(indirect block) 과 이중 간접 블록(double indirect block)
    • 데이터 블록에 대한 주소를 가지고 있는 블록의 주소가 저장됨
  • 데이터 블록의 크기는 시스템 설정에 따라 1~8KB까지 지정 가능

🤔 파일 시스템과 디렉터리 계층 구조

• 한 파일 시스템으로 구성
  • 하나의 파일 시스템으로 구성할 경우 / 디렉터리에 해당 파일 시스템을 연결함
• 여러 파일 시스템으로 구성
  • 파일 시스템 1 -> / 디렉터리
    • 루트 파일 시스템
  • 파일 시스템 2 -> /usr 디렉터리
  • 파일 시스템 3 -> /home 디렉터리
  • 여러 파일 시스템으로 나누어 디렉터리 계층 구조를 구성할 경우, 일부 파일 시스템에 문제가 발생해도 다른 파일 시스템의 파일은 안전함
  • 윈도의 디스크의 파티션을 나누는 것과 유사

👀 파일 시스템 마운트

• 마운트(mount) : 파일 시스템을 디렉터리 계층 구조의 특정 디렉터리와 연결하는 것

🤔 마운트 포인트

• 디렉터리 계층 구조에 파일 시스템을 마운트하지 않으면 사용자가 접근할 수 없으므로, 마운트하지 않은 파일 시스템의 디렉터리로 이동 불가
• 디렉터리 계층 구조에서 파일 시스템이 연결되는 디렉터리를 마운트 포인트라고 함

🤔 파일 시스템 마운트 설정 파일

• 리눅스에서 시스템이 부팅될 때 자동으로 파일 시스템이 마운트되게 하려면 /etc/fstab 파일에 관련 사항을 설정해야 함

• /etc/fstab 파일의 기능

  • 파일 시스템의 마운트 설정 정보를 가지고 있음
  • 해당 파일에 오류가 있으면 시스템 부팅이 중지될 수 있음
  • 파일 시스템의 장치명과 마운트 포인트, 마운트할 때 설정한 옵션 지정

• /etc/fstab 파일의 구조

  장치명	마운트 포인트	파일 시스템의 종류	옵션	덤프 관련 설정	파일 점검 옵션

  • 장치명 : 파일 시스템 장치명 설정
  • 마운트 포인트 : 파일 시스템이 마운트될 마운트 포인트 설정
  • 파일 시스템의 종류 : 파일 시스템의 종류 설정
  • 옵션

    옵션	의미
    defaults	일반적인 파일 시스템에 지정하는 속성 rw, nouser, auto, exec, suid 속성 모두 포함
    auto	부팅 시 자동으로 마운트
    exec	실행 파일이 실행되는 것을 허용
    suid	setuid, setgid의 사용 허용
    ro	읽기 전용 파일 시스템
    rw	읽기, 쓰기가 가능한 파일 시스템
    user	일반 사용자도 마운트 가능
    nouser	일반 사용자의 마운트 불가능 root만 가능
    noauto	부팅 시 자동으로 마운트하지 않음
    noexec	실행 파일이 실행되는 것을 허용하지 않음
    nosuid	setuid, setgid의 사용 금지
    usrquota	사용자별로 디스크 쿼터 설정 가능
    grpquota	그룹별로 디스크 쿼터 설정 가능

  • 덤프 관련 설정 : 0 또는 1 지정
    • 0은 dump 로 파일 시스템의 내용이 덤프되지 않는 파일 시스템
    • 1은 데이터 백업 등을 위해 dump 의 사용이 가능한 파일 시스템
  • 파일 점검 옵션 : 0, 1, 2 중 하나 지정
    • 0은 부팅 시 fsck 로 파일 시스템을 점검하지 않도록 함
    • 1은 루트 파일 시스템
    • 2는 루트 파일 시스템 이외의 파일 시스템 의미

🤔 마운트 관련 명령

• mount
  • 형식 : mount [option] [dev_name mount_point]
  • 파일 시스템을 마운트함
  • 옵션
    • -t 파일 시스템 종류 : 파일 시스템 종류 지정
    • -o 마운트 옵션 : 마운트 옵션 지정
    • -f : 마운트를 할 수 있는지 점검만 함
    • -r : 읽기만 가능하게 마운트함
      • -o ro
  • 옵션이나 인자 지정 없이 명령 사용 시 현재 마운트되어 있는 정보가 출력됨
• unmount
  • 형식 : unmount [option] dev_name or mount_point
  • 파일 시스템을 언마운트함
  • 옵션
    • -t 파일 시스템 종류 : 파일 시스템 종류 지정
  • 명령 실행할 때 'busy'가 출력되면 해당 디렉터리를 누군가 사용 중이기 때문에 마운트를 해제할 수 없다는 뜻

👀 디스크 추가 설치

• 디스크 추가 단계
  • 새 디스크 장착
  • 디스크 파티션 나누기
  • 파티션에 파일 시스템 생성(포멧)
  • 디스크 마운트

🤔 가상머신에 디스크를 추가하는 방법

• 가상머신 구성
  • IDE 디스크 컨트롤러 두 개
  • SATA 디스크 컨트롤러 네 개
  • SCSI 디스크 컨트롤러 네 개
  • NVMe 컨트롤러 네 개
  • IDE, SATA, SCSI, NVMe : 디스크 같은 장치를 연결하는 인터페이스 방식
    • SCSI는 주로 서버급 장치에서 사용

🤔 디스크 파티션을 나누는 방법

• 파티션(partition) : 하나의 디스크를 독립된 영역으로 구분하는 것
• 디스크 장치의 이름과 파티션 표시
  • /dev/sd 로 시작하는 디스크 장치 이름 사용
  • 컨트롤러에 연결되는 디스크의 순서에 따라 /dev/sd 뒤에 알파벳 순서로 /dev/sda 와 같이 순서대로 추가됨
  • 일반적으로 IDE 컨트롤러에 장착된 디스크가 SCSI에 장착된 디스크보다 앞에 배정됨
  • 파티션은 /dev/sda0 과 같이 디스크 장치명의 뒤에 숫자를 붙여서 표시
  • 장치명에 숫자가 붙지 않으면 디스크 장치 전체를 가리키고, 숫자가 붙으면 해당 디스크의 구분된 각 파티션을 뜻함
• fdisk
  • 형식 : fdisk [option] [dev_name]
  • 디스크의 파티션 생성, 삭제, 보기 등 파티션을 관리함
  • 옵션
    • -b 크기 : 섹터 크기를 지정(512, 1024, 2048, 4096)
    • -l : 파티션 테이블 출력
  • 내부 명령

    명령	기능
    a	부팅 파티션 설정
    b	BSD 디스크 라벨 편집
    c	도스 호환성 설정
    d	파티션 삭제
    l	사용 가능한 파티션의 종류 출력
    m	도움말 출력
    n	새로운 파티션 추가
    o	새로운 빈 DOS 파티션 생성
    p	파티션 테이블 출력
    q	작업 내용을 저장하지 않고 종료
    s	새로운 빈 Sun 디스크 라벨 생성
    t	파티션의 시스템 ID 변경(파일 시스템 종류 변경)
    u	항목 정보를 변경, 출력
    v	파티션 테이블 검사
    w	파티션 정보를 디스크에 저장 후 종료
    x	실린더 개수 변경 등 전문가를 위한 부가적 기능

🤔 파일 시스템을 생성하는 방법

• 파일 시스템 생성 : 파티션에서 파일과 디렉터리를 관리하기 위한 구조를 만드는 것
• mkfs
  • 형식 : mkfs [option] [dev_name]
  • 리눅스 파일 시스템 생성
  • 옵션
    • -t 종류 : 파일 시스템의 종류 지정
      • 기본값은 ext2
      • mkfs.ext2, mkfs.ext3, mkfs.ext4 와 동일하게 동작
• mke2fs
  • 형식 : mke2fs [option] [dev_name]
  • 리눅스 개정판 확장 파일 시스템 생성
  • 옵션
    • -t 종류 : 파일 시스템의 종류 지정
      • 기본값은 ext2
    • -b 블록 크기 : 블록 크기를 바이트 수로 지정
    • -c : 배드 블록 체크
    • -f 프래그먼트 크기 : 프래그먼트 크기를 바이트 수로 지정
    • -i inode당 바이트 수 : inode당 바이트 수를 지정
      • 기본값은 4,096B
    • -m 예약 블록 퍼센트 : 슈퍼유저에게 예약해둘 블록의 퍼센트 지정
      • 기본값은 5%
  • /etc/mke2fs.conf 파일 : mke2fs 의 별도 설정 파일
    • 파일 시스템 종류에 따라 기본적으로 설정할 값이 정의되어 있음