From 11bea0f76b594e73fdc9621d3bf9d89139110251 Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: =?UTF-8?q?=EA=B9=80=EB=AF=BC=EC=9A=B0?= <kmw106933@naver.com>
Date: Sun, 15 Mar 2026 02:36:20 +0900
Subject: [PATCH] Enhance README with file system concepts and details

Updated the README.md file for Day 27 to include detailed explanations of file system concepts, allocation methods, inode structure, directory implementation, disk scheduling algorithms, and journaling file systems.
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 week4/day27-file-system/README.md | 440 +++++++++++++++++++++++++++++-
 1 file changed, 433 insertions(+), 7 deletions(-)

diff --git a/week4/day27-file-system/README.md b/week4/day27-file-system/README.md
index 029a491..9b5c6dc 100644
--- a/week4/day27-file-system/README.md
+++ b/week4/day27-file-system/README.md
@@ -2,13 +2,439 @@
 > 📅 2025.03.11 | 📁 Week 4
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 ## 🧠 학습 질문
-- [ ] 파일 시스템의 역할은 무엇인가?
-- [ ] 파일 할당 방법(연속, 연결, 인덱스)의 차이와 장단점은?
-- [ ] inode란 무엇이며 어떤 정보를 저장하는가?
-- [ ] 디렉토리는 어떻게 구현되는가?
-- [ ] 디스크 스케줄링 알고리즘(FCFS, SSTF, SCAN, C-SCAN)은?
-- [ ] 저널링 파일 시스템은 왜 필요하며 어떻게 동작하는가?
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+- [x] 파일 시스템의 역할은 무엇인가?
+- [x] 파일 할당 방법(연속, 연결, 인덱스)의 차이와 장단점은?
+- [x] inode란 무엇이며 어떤 정보를 저장하는가?
+- [x] 디렉토리는 어떻게 구현되는가?
+- [x] 디스크 스케줄링 알고리즘(FCFS, SSTF, SCAN, C-SCAN)은?
+- [x] 저널링 파일 시스템은 왜 필요하며 어떻게 동작하는가?
+
+⸻
+
+1️⃣ 파일 시스템의 역할
+
+**파일 시스템(File System)**은
+디스크 같은 보조기억장치에 데이터를 저장하고 관리하는 운영체제의 구성 요소이다.
+
+즉, 디스크를 사용자가 파일 단위로 사용할 수 있게 추상화한다.
+
+주요 역할
+
+1️⃣ 파일 관리
+	•	파일 생성(Create)
+	•	파일 삭제(Delete)
+	•	파일 읽기/쓰기(Read/Write)
+	•	파일 이름 관리
+
+2️⃣ 저장 공간 관리
+	•	디스크 블록 할당
+	•	빈 공간 관리
+
+3️⃣ 메타데이터 관리
+	•	파일 크기
+	•	생성 시간
+	•	접근 권한
+
+4️⃣ 디렉토리 구조 제공
+	•	파일을 계층적으로 관리
+
+5️⃣ 보호 및 접근 제어
+	•	사용자 권한 관리
+	•	공유 및 잠금
+
+✔ 정리
+→ 파일 시스템 = 디스크 공간 + 파일 + 디렉토리 + 메타데이터 관리
+
+⸻
+
+2️⃣ 파일 할당 방법
+
+파일은 디스크에 블록 단위로 저장된다.
+이 블록을 어떻게 연결해서 저장할 것인가가 파일 할당 방식이다.
+
+대표적인 3가지:
+
+1️⃣ 연속 할당 (Contiguous Allocation)
+2️⃣ 연결 할당 (Linked Allocation)
+3️⃣ 인덱스 할당 (Indexed Allocation)
+
+⸻
+
+1️⃣ 연속 할당 (Contiguous Allocation)
+
+파일을 연속된 디스크 블록에 저장
+
+파일 A → [10][11][12][13][14]
+
+장점
+
+✔ 매우 빠른 접근
+	•	순차 접근 빠름
+	•	랜덤 접근도 빠름
+
+✔ 구현 단순
+
+단점
+
+❌ 외부 단편화 발생
+
+디스크가 이렇게 될 수 있음
+
+[AAA][빈][BBBB][빈][CC]
+
+큰 파일을 넣기 어려움
+
+❌ 파일 크기 증가 어려움
+
+⸻
+
+2️⃣ 연결 할당 (Linked Allocation)
+
+파일 블록을 포인터로 연결
+
+[10] → [45] → [7] → [92]
+
+각 블록에 다음 블록 주소 저장
+
+장점
+
+✔ 외부 단편화 없음
+
+✔ 파일 크기 자유롭게 증가
+
+단점
+
+❌ 랜덤 접근 매우 느림
+
+예
+
+3번째 블록 접근
+
+1 → 2 → 3
+
+❌ 포인터 저장 공간 필요
+
+❌ 포인터 손상 시 파일 손상
+
+대표 구현
+→ FAT(File Allocation Table)
+
+⸻
+
+3️⃣ 인덱스 할당 (Indexed Allocation)
+
+인덱스 블록이 모든 블록 주소를 저장
+
+Index block
+↓
+[10][45][7][92]
+
+장점
+
+✔ 랜덤 접근 가능
+
+✔ 외부 단편화 없음
+
+✔ 파일 확장 쉬움
+
+단점
+
+❌ 인덱스 블록 필요
+
+❌ 작은 파일에서는 공간 낭비
+
+대표 예
+
+→ Unix inode
+
+⸻
+
+비교 정리
+
+방식	장점	단점
+연속	접근 속도 빠름	외부 단편화
+연결	공간 효율 좋음	랜덤 접근 느림
+인덱스	랜덤 접근 가능	인덱스 공간 필요
+
+
+⸻
+
+3️⃣ inode란 무엇인가
+
+inode = index node
+
+Unix/Linux 파일 시스템에서
+파일의 메타데이터를 저장하는 구조체
+
+✔ 파일 자체 데이터는 저장하지 않는다
+
+파일 데이터는 디스크 블록에 있다.
+
+inode는 그 위치 정보를 가진다.
+
+⸻
+
+inode에 저장되는 정보
+
+대표적으로 다음이 들어간다.
+	•	파일 타입 (file / directory)
+	•	파일 크기
+	•	소유자 UID
+	•	그룹 GID
+	•	접근 권한 (permission)
+	•	생성/수정/접근 시간
+	•	링크 수
+	•	데이터 블록 주소
+
+예
+
+inode
+ ├ file size
+ ├ owner
+ ├ permission
+ ├ timestamps
+ └ block pointers
+
+
+⸻
+
+파일 이름은 어디에 있을까?
+
+inode에는 파일 이름이 없다
+
+파일 이름은
+
+➡ 디렉토리
+
+에 저장된다.
+
+directory
+파일이름 → inode 번호
+
+
+⸻
+
+4️⃣ 디렉토리 구현
+
+디렉토리는 실제로 특수한 파일
+
+그 안에는
+
+파일 이름 → inode 번호
+
+가 저장된다.
+
+예
+
+Directory file
+
+fileA → inode 31
+fileB → inode 42
+fileC → inode 11
+
+파일 접근 과정
+
+파일 열기
+
+1. 디렉토리 검색
+2. inode 번호 찾기
+3. inode 읽기
+4. 데이터 블록 접근
+
+
+⸻
+
+5️⃣ 디스크 스케줄링 알고리즘
+
+디스크는 헤드 이동 비용이 매우 크다.
+
+그래서 요청 순서를 최적화한다.
+
+⸻
+
+1️⃣ FCFS (First Come First Serve)
+
+요청 순서대로 처리
+
+요청
+98 → 183 → 37 → 122
+
+장점
+
+✔ 공정
+
+단점
+
+❌ 헤드 이동 많음
+
+⸻
+
+2️⃣ SSTF (Shortest Seek Time First)
+
+가장 가까운 요청 먼저 처리
+
+예
+
+현재 50
+
+요청
+10 40 60 90
+
+→ 40 먼저
+
+장점
+
+✔ 평균 탐색 시간 감소
+
+단점
+
+❌ Starvation 가능
+
+멀리 있는 요청이 계속 밀림
+
+⸻
+
+3️⃣ SCAN (엘리베이터 알고리즘)
+
+헤드가 한 방향으로 이동하면서 처리
+
+← ← ← ← ←
+→ → → → →
+
+엘리베이터처럼 움직임
+
+특징
+
+✔ 공정성 향상
+✔ starvation 감소
+
+⸻
+
+4️⃣ C-SCAN (Circular SCAN)
+
+한 방향만 서비스
+
+→ → → → →
+끝
+
+처음으로 점프
+
+→ → → →
+
+특징
+
+✔ 요청 대기 시간 균일
+
+⸻
+
+정리
+
+알고리즘	특징
+FCFS	단순, 이동 많음
+SSTF	평균 탐색 시간 최소
+SCAN	엘리베이터 방식
+C-SCAN	한 방향 순환
+
+
+⸻
+
+6️⃣ 저널링 파일 시스템
+
+대표 예
+	•	ext3
+	•	ext4
+	•	NTFS
+
+⸻
+
+왜 필요한가
+
+문제:
+
+파일 시스템 작업 중 전원 꺼짐
+
+예
+
+파일 쓰는 중
+↓
+시스템 다운
+↓
+파일 시스템 깨짐
+
+이걸 파일 시스템 corruption이라고 한다.
+
+⸻
+
+해결 방법
+
+Journal (로그)를 먼저 기록
+
+⸻
+
+동작 과정
+
+1️⃣ 변경 내용을 Journal에 기록
+
+write intent
+
+2️⃣ 실제 디스크에 적용
+
+3️⃣ 완료 후 journal 제거
+
+⸻
+
+시스템이 중간에 꺼지면
+
+부팅 시
+
+journal 검사
+
+미완료 작업 복구
+
+⸻
+
+장점
+
+✔ 빠른 복구
+✔ 파일 시스템 안정성
+
+⸻
+
+📌 핵심 요약 (시험 핵심)
+
+파일 시스템 역할
+
+파일 관리
+디스크 공간 관리
+메타데이터 관리
+디렉토리 구조 제공
+접근 제어
+
+파일 할당
+
+연속 → 빠르지만 단편화
+연결 → 확장 쉬움, 랜덤 느림
+인덱스 → 랜덤 가능
+
+inode
+
+파일 메타데이터 저장
+데이터 블록 위치 저장
+파일 이름은 없음
+
+디스크 스케줄링
+
+FCFS
+SSTF
+SCAN
+C-SCAN
+
+저널링 파일 시스템
+
+먼저 로그 기록 → 실제 작업
+전원 장애 시 복구 가능
+
+
 ## 📎 참고 자료
 <!-- 공부하면서 참고한 링크를 여기에 추가해주세요 -->
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