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©김명호멀티미디어시스템 © Kim, Lee and Chung 2005. All rights are reserved.

제 7장. 멀티미디어 저장 시스템

7장 –멀티미디어저장시스템2/58멀티미디어시스템개론

목차

멀티미디어 데이터와 저장시스템

멀티미디어 저장장치

멀티미디어 저장방법

요약 및 참고문헌


멀티미디어 데이터와 저장시스템

멀티미디어의 데이터의 특성

– 시간적 연속성

– 대용량

– 여러 미디어가 동기화 되어 재생

– 실시간 저장 및 재생이 가능해야 함

멀티미디어 저장시스템이 고려해야 할 사항

– 버퍼 크기

– 디스크 스케줄링 알고리즘

– 데이터 배치 방법


자기 저장장치

동작원리

– 미디어에 코팅된 자기 물질을 자화시켜 데이터를 기록함

특징

– 고밀도, 대용량, 저비용의 저장 공간 제공함

– 자기 헤드가 미디어와 접촉식으로 동작하므로 시간에

따라 마모됨

– 저장된 자기 데이터가 시간에 따라 약해질 수 있으며, 주위의 자기물질에 의해 데이터가 손실될 가능성이 존재

종류

– 순차 접근 방식 : 자기 테이프

– 임의 접근 방식 : 하드디스크

– 휴대용 : 플로피 디스크, Zip 디스크


자기 저장장치 - 하드디스크

특징

– 고밀도, 대용량

– 고비용

– 데이터 접근 및 전송 속도가 상당히 빠름

» 멀티미디어 데이터 저장 및 전송에 적합


자기 저장장치 - 하드디스크 (계속)

하드디스크의 구조실린더(cylinder)

섹터(sector)

트랙(track)

(a) 전통적인 하드디스크에서 트랙과 섹터 (b) 실린더

섹터(sector) zone

(c) ZBR이 사용된 하드디스크

실린더(cylinder)섹터(sector)

트랙(track)

(a) 전통적인 하드디스크에서 트랙과 섹터 (b) 실린더

섹터(sector) zone

(c) ZBR이 사용된 하드디스크


자기 저장장치 - 하드디스크 (계속)

하드디스크의 성능 요소

– 탐색 시간(seek time)» 레코드가 있는 트랙까지 디스크 헤드를 이동하는 시간

– 회전 지연 시간(latency) » 트랙상의 해당 레코드의 위치에 올 때까지 기다리는 시간

– 데이터 전송 시간(data transfer time)


자기 저장장치 - 하드디스크 인터페이스

ST-506– Seagate사에서 개발

– 하드디스크와 디스크 제어기가 분리되어 있음

– IBM PC의 초기 하드디스크 제어기에 사용

– 0.8 MB/sec 의 데이터 전송률

IDE (Integrated Drive Electronics)– 디스크 제어기를 하드디스크에 내장

– 하드웨어와 소프트웨어와의 인터페이스가 간단해 짐

– 최대 504 MB, 2대의 하드디스크 지원

– 데이터 전송률 : 8.3 MB/sec


자기 저장장치 - 하드디스크 인터페이스 (계속)

EIDE (Enhanced IDE)– 4대의 하드디스크 지원

– 방식 : ATA, Fast ATA2, Ultra ATA, Serial ATA 등

– 데이터 전송률 : 13.3~133 MB/sec

SCSI (Small Computer Systems Interface)– 주변기기를 컴퓨터에 연결하기 위한 인터페이스

– 고성능 서버와 워크스테이션에 사용

» 빠른 속도, 낮은 CPU점유율, 안정성

» RAID에서는 주로 SCSI를 사용

– SCA 기술 : 동작중 하드디스크 교체 가능

– 하나의 SCSI 포트에 7~31대의 디스크 연결 가능


자기 저장장치 - ZIP 디스크

대용량 이동식 자기디스크

– 플로피 디스크에 비해 대용량, 고속의 이동식 자기디스크

» 저장용량 : 100~750MB

» 전송률 : 1MB/sec

» Jaz 디스크는 기가바이트급 저장용량 제공

– CD, 플래시 메모리 등의 휴대용 저장장치에게 점차

자리를 내줌


자기 저장장치 - RAID

RAID (Redundant Arrays of Independent Disks)– 여러 개의 작고 독립적인 디스크들로 배열을 구성하여

하나의 고성능의 논리적 디스크처럼 동작

– 특징

» 저비용으로 대용량 저장공간 구성

» 고장 감내/신뢰성 제공

» 높은 전송률


광 저장장치 (계속)

특성

– 하드디스크에 비해 접근 속도가 느림 : 100~200ms

– 저비용으로 대용량 저장 공간 제공

– 반영구적

종류

– CD-ROM, CD-R, CD-RW

– WORM(Write Once Read Many)

– DVD(Digital Versatile Disk/Digital Video Disk)



읽기 전용 CD의 구조

– 보호층(protective layer), 반사층(reflective layer), 지지층(substrate layer)으로 구성

– 지지층에 피트(pit)와 랜드(land)를 형성

» 랜드와 피트 사이의 변곡점은 1

» 일정 높이를 유지하는 곳은 0에 해당

» 0.6 μm의 피트, 트랙간 간격 1.6μm

보호층

반사층

지지층

랜드피트 피트

0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0

피트 랜드 랜드피트



기록 가능 CD의 구조

– 지지층(substrate layer)위에 염료층(dye recording layer) 추가

재기록 가능 CD의 구조

– 상-변화(phase-change) 기술 이용

» 레이저의 고열로 상-변화 합금을 결정 상태나 비정질 상태로

변화시켜 그 반사율 차이로 데이터를 표현

비정질 상태일 경우 빛이 난반사하여 0 표현

결정 상태일 경우 빛을 일정한 방향으로 반사하여 1

» 시간이 지나면 극성이 약해지기 때문에 읽고 기록할 수 있는

횟수가 제한됨



저장 방식

– 등각속도 방식(CAV)» 디스크가 항상 일정한 속도로 회전

» 데이터의 접근이 빠르지만 외곽 트랙 저장 공간 낭비

» 전통적 하드디스크, 플로피 디스크 및 고배속 CD-ROM

– 등선속도 방식(CLV)» 외곽 트랙을 읽을 때는 저속, 안쪽 트랙을 읽을 때는 고속으로 회전

» 나선형 트랙이 동일한 길이의 섹터로 나뉘고 각 섹터가 헤드를

통과하는 시간이 일정

» 저장 용량을 높일 수 있음

» 저배속 CD-ROM, 오디오 CD 및 일정 전송률을 필요로 하는 일부

고배속 CD-ROM

– P-CAV, Z-CLV : CAV와 CLV의 장점을 결합



ISO9660– 광 저장 매체에 저장되는 화일의 디렉토리 구조와 형식에

관한 표준

» Windows, Unix, Linux, Macintosh등 모든 OS 지원

– 레벨 1 : 11글자의 화일 이름과 8단위의 디렉토리 지원

– 레벨 2 : 31글자의 화일 이름 지원

– 레벨 3 : 화일 단위로 저장 가능

Juliet– ISO9660를 대체하는 Windows용 광 저장 매체 형식

– 유니코드를 지원하고 64글자의 화일 이름 가능



UDF (Universal Disk Format)– 기록 가능한 광 저장 매체를 위한 화일 시스템 표준

– 대용량 화일 저장에 유리

– 패킷 기록 모드 사용 : 한번에 모든 데이터를 기록하지

않고 조금씩 데이터를 추가 가능

– DVD와 패킷 기록 모드의 CD-RW에서 사용



CD-DA(Compact Disc-Digital Audio) (1982)– 음악이 CD에 어떻게 샘플링 되고 디지탈화 되는지 규정

(오디오 CD라고 불림)

– CD 형식들의 기반

– 데이터 신뢰도가 낮음



CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)– 디지털 데이터 저장(방식 1)

» 데이터 무결성을 위하여 오류 교정 코드를 사용(CIRC : Cross Interleaved Reed-Solomon Code)

– 오디오/비디오 데이터 저장(방식 2)» 오류 교정 코드를 사용하지 않음(데이터 저장 용량 증가)

– 한 트랙에 한 타입의 데이터만 저장 가능

» 멀티미디어 데이터들을 동시에 읽을 수 없음

CD-ROM/XA(CD-ROM/eXtended Architecture)– 한 트랙에 여러 미디어 데이터들을 저장

– ADPCM을 기반으로 한 오디오 압축 지원

» MPEG 오디오와는 호환되지 않으며 비디오 압축은

지원하지 않음



CD-R (Compact Disc Recordable)– 단 한 번의 기록이 가능

– 기록을 위하여 CD-ROM에 염색층(dye layer) 추가

WORM(Write Once Read Many)– 구조 : CD-R과 유사

– 용량 : 600 MB ~ 8 GB

– 크기 : 3.5 ~ 14 inch

– 광 디스크 쥬크박스(jukebox)의 형태로 사용

CD-RW (Compact Disc Rewritable)– 상-변화 방식 사용



DVD (Digital Versatile Disc)– 7200RPM의 하드디스크 전송속도(30~40 Mbps)와 비슷

» 전송속도 : 21 Mbps(16배속의 경우)

– 용량

» CD에 비해 약 7배 높은 밀도

0.24μm의 피트(pit) 와 0.74 μm의 트랙간 간격

» 4.7GB (단면, 단층) ~ 17GB(양면, 양층)

» VBR을 사용하여 한 층에 MPEG-2 비디오를 133분간 저장


광 저장장치 (계속)DVD의 종류

– DVD-ROM» CD-ROM을 대체하는 읽기전용 DVD» UDF 화일 형식 사용

– DVD-Video» MPEG-2 비디오, AC-3 오디오 형식으로 133분의 영화 저장

– DVD-Audio» MCP 무손실 압축방식으로 멀티 채널 지원

– DVD-R, DVD-RW» CD-R, CD-RW와 같은 방식으로 4.7GB의 데이터를 기록

– DVD-RAM(Book E)» 10만회 이상의 재기록 가능

» 기록 속도가 느리고 호환성이 떨어짐

– DVD+R, DVD+RW : DVD-R, DVD-RW와 경쟁



광저장장치

비디오디스크 CD-DA WORM DVD

CD-ROMCD-ROM/XA

CD-RCD-RW

CD-I

선형비디오디스크

대화형비디오디스크

아날로그 방식 디지털 방식

광저장장치분류


광자기 저장장치

동작 원리

– 레이저로 디스크 표면을 가열하면서 동시에 자기장을

가함으로써 결정을 배열하여 데이터를 기록

– 데이터를 읽을 때는 약한 레이저를 사용

특성

– 안정성 : 외부 자기장에 의해 데이터가 손실되지 않음

– 고속 데이터 기록 : 하드디스크에 근접


광자기 저장장치 (계속)

MD (Mini Disk)– 특징

» 저장 용량 : 140 MB ~ 1 GB » 음질 : CD와 비슷한 음질

ATRAC(Adaptive TRansform Acoustic Coding) 압축

» 재기록 가능 : 100만번 이상의 재기록 및 오디오 편집 기능

» 휴대성 : 64mm 지름을 가진 소형 디스크 사용

MO 디스크

– 크기 : 3.5인치, 5.25인치

– 특성 : 1,000 만번 이상의 기록 가능

– 저장 용량 : 128 MB ~ 5.2 GB– 접근 속도 : 매우 빠름 (하드디스크와 유사)


플래시 메모리

특성

– 전기적으로 데이터 수정 가능

– 전원이 차단되어도 데이터가 지워지지 않는 비휘발성

– 바이트 레벨 접근하는 RAM과 달리 블록 저장 방식 사용

– 쓰기 횟수가 수십, 수백만 회 정도로 제한됨

– 가볍고 소형이며 저전력으로 동작하기 때문에 모바일, 임베디드 시스템에 적합

구조

– NAND 형 : 직렬 게이트, 대용량, 저속 읽기

– NOR 형 : 병렬 게이트, 저용량, 저속 쓰기


플래시 메모리 (계속)

차세대 비휘발성 메모리

– MRAM (Magnetic RAM)» 자기 저장방식을 사용하여 하드디스크 수준의 낮은 비용

– PRAM (Phase change RAM)» 광디스크와 같은 상-변이 원리를 사용

» 플래시 메모리에 비해 1000배 이상 빠른 기록속도

– FeRAM (Ferroelectric RAM)» 강유전체를 사용


저장장치의 계층적 구성

필요성

– 멀티미디어 시스템은 방대한 저장 공간을 필요로 함

– 값싸고 빠른 저장 장치가 요구됨

저장장치의 계층적 구성

– Hierarchical Storage Management (HSM)

– 다양한 종류의 저장장치를 비용과 성능을 고려하여 여러

계층으로 나누어 관리

– 투명성 : 저장 정책을 통해 데이터를 백업, 이주

– 아카이빙(Archiving), 오류 복구 기능 제공


저장장치의 계층적 구성 (계속)

하드디스크와 광디스크를 사용한 쥬크박스

– 광 디스크

» 쥬크박스 형태로 대용량 멀티미디어 저장

» 저속, 저비용

– 하드디스크

» 광디스크를 접근하는 시간 동안 정보를 제공하는 광디스크의 캐시

» 고속, 고비용

쥬크박스

캐쉬

하드 디스크

디스크

캐쉬 CPU

광디스크

주기억장치

광디스크


데이터 배치 기법

단일 디스크 데이터 배치

– 연속 배치 (contiguous placement)

– 임의 배치 (scattered placement)

– 익스텐트 기반 배치 (constrained placement)

– 로그 구조 배치 (log-structured placement)

다중 디스크 데이터 배치

– RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks)


데이터 배치 기법 - 단일 디스크

디스크 블록

– 디스크 I/O의 기본 단위

– 일반적으로 512 byte ~ 4 KB

– 데이터 접근 특성을 반영하여 블록을 할당해야 함

멀티미디어 데이터와 블록 할당

– 멀티미디어 데이터의 실시간 속성 및 연속성 고려

– 디스크 접근시간을 줄이기 위해 수백 개의 연속된 블록을

하나의 논리적 블록으로 사용


데이터 배치 기법 - 단일 디스크 (계속)

연속 배치

– 논리적 순서 = 물리적 순서

– 한 화일의 모든 데이터 블록이 물리적으로 연속된 디스크

블록에 할당됨

– 디스크 탐색(seek)은 화일의 시작 부분을 찾을 때에만

필요

– 화일 편집이 어려움

– 외부 단편화(External Fragmentation)가 빈번히 발생

– 읽기 전용 멀티미디어 화일 시스템에 적합

» 주문형 비디오 서버(VOD)



임의배치

– 화일의 디스크 블록 위치 제한이 없음

– 한 화일이 물리적으로 연속된 블록에 저장되지 않을 수

있음

» 대용량 화일의 경우 많은 디스크 탐색(seek) 필요

– 화일 수정시 부하가 적음

– 멀티미디어 데이터 저장을 위해서는 블록의 크기 증가

» 디스크 탐색 감소

» 화일 블록 인덱스를 메모리에서 관리 가능



익스텐트 기반 배치

– 적당한 크기의 연속된 블록들 (Extent)을 적당한 간격으로

배치

– 연속배치의 단점인 화일의 수정의 어려움을 보완

» 연속된 블록들 사이에 빈 블록을 두어 블록 이동을 줄임

– 임의 배치의 단점인 많은 디스크 탐색을 줄임

– 익스텐트 크기 및 디스크 스케줄링 알고리즘의 선택

» 화일의 특성과 데이터 요청 패턴에 따라 결정



익스텐트 기반 배치(계속)– 미디어 패턴(media pattern)

» 디스크 블록이 배치되는 패턴

» 미디어 데이터의 요구 전송률과 같은 특성에 따라 결정

» M : 익스텐트의 크기

» G : 익스텐트의 간격

» ρ : 디스크의 데이터 전송률

» δ : 클라이언트에서 하나의 연속 블록을 재생하는 시간

M G+ρ

δ≤



익스텐트 기반 배치(계속) – 병합 : 자유 블록에 의해 생기는 디스크 공간의 낭비를

막고 여러 개의 미디어 데이터를 동시에 접근하기 위해

하나의 디스크 공간에 배치

( 2, 4 )

( 4, 2 )

( 2, 4 ) + ( 4, 2 )



익스텐트 기반 배치(계속) – 병합 방법

» 저장패턴 유지 : 익스텐트의 저장간격에 변화 없이 저장

» 저장패턴 변경 : 일정한 간격 내에서 평균적으로 패턴을

유지

– 병합 가능성

» 데이터의 병합 조건

» 버퍼를 사용하여 M1+G1, ... , Mn+Gn의 최소 공배수 크기의

블록들 끼리 평균적인 패턴 유지

– 병합 종류 : Online, Offline

M

M G

M

M G

M

M G

n

n n

1

1 1

2

2 21

++

++ +

+≤...



로그 구조 배치

– 데이터 수정시 디스크의 남은 부분에 순차적으로 기록

» 원래 데이터의 위치에 덮어쓰지 않음

– 데이터 기록시 단 한번의 디스크 탐색만 필요

» 다중사용자가 데이터를 빈번하게 수정하는 시스템에 적합

– 임의배치와 마찬가지로 블록이 불규칙적으로 배치됨

» 멀티미디어 재생시 전송률을 보장할 수 없음


데이터 배치 기법 - RAID

RAID– 다중 디스크에 데이터를 저장

» 방대한 디스크 용량

» 데이터 중복과 오류검출 코드를 사용해 고장 감내성 제공

» 데이터를 분산 저장하여 I/O 성능 향상

– 데이터 스트라이핑(data striping)» 여러 개의 디스크들이 하나의 크고 빠른 디스크처럼

보이도록 데이터를 다중 디스크상으로 분산 저장

» 병렬성 : 여러 I/O 작업이 병렬로 수행되어 성능을

향상시키며, 높은 전송률을 제공함

» 부하의 분산 : 디스크들 간의 부하 균형(load balancing)을유지함

» 신뢰성 : 패리티와 에러검출코드를 사용하여 저장


데이터 배치 기법 - RAID (계속)

RAID 레벨 0 (단순 디스크 스트라이핑)– 여러 디스크에 세그먼트 단위로 데이터를 분산 저장

» 병렬 입출력을 통한 높은 전송률

– 패리티 비트와 데이터 중복 저장이 없어 신뢰성이 부족

» 하나의 디스크 고장에 의해 전체 시스템이 중단될 수 있음

– 대용량 데이터의 높은 전송률이 필요한 경우에 적합

» 고장허용 기능을 직접 제공하는 데이터베이스 분야

RAID 레벨 0의예 (단순디스크스트라이핑)제어기

디스크 1 디스크 3 디스크 4디스크 2

4

8

12

3

7

11

2

6

10

1

5

9

제어기


4

8

12

4

8

12

3

7

11

3

7

11

2

6

10

2

6

10

1

5

9

1

5

9



RAID 레벨 1 (디스크 미러링)– 서로 다른 디스크에 데이터를 중복 저장

» 미러 디스크를 통한 높은 가용성(availability)

– 추가적인 디스크 비용, 데이터의 기록시간 증가

– 데이터 판독시 동시에 두 디스크를 동시에 사용하여 속도

향상

– 높은 가용성과 고장 허용성을 요구하는 분야에 적용 가능

» 화일 서버 등

RAID 레벨 1의예 (디스크미러링)

제어기


2

4

6

2

4

6

1

3

5

1

3

5

= =

제어기


2

4

6

2

4

6

2

4

6

2

4

6

1

3

5

1

3

5

1

3

5

1

3

5

= =



RAID 레벨 2 (Hamming Code)– 데이터를 여러 디스크에 비트 별로 분산 저장

– 오류 교정을 위한 검사 디스크(check disk) 존재

– 하나의 디스크처럼 동기화 되어 병렬 입출력

– 해밍 코드를 이용한 오류 정정

» 예) 8개의 데이터 디스크, 3개의 검사 디스크가 필요

» 데이터의 신뢰성을 보장

» 단점 : 부가적인 디스크 요구로 인한 비용 추가

멀티미디어 오디오, 비디오는 작은 오류에 큰 영향을 받지

않음



RAID 레벨 2 (Hamming Code) (계속)– 응용 분야

» 신뢰성이 필요한 대용량의 화일을 다루는데 적합

» 적은 양의 데이터를 이용하는 온라인 트랜잭션에는 부적합

» 판독과 기록시 오류 탐지 및 교정 과정으로 인해 속도 지연

제어기

디스크 9 디스크 10

ECC

ECC

ECC

ECC

ECC

ECC

디스크 2

2

10

18

디스크 1

1

9

17

디스크 8

8

16

24

…

디스크 11

ECC

ECC

ECC

제어기

디스크 9 디스크 10

ECC

ECC

ECC

ECC

ECC

ECC

디스크 2

2

10

18

디스크 2

2

10

18

디스크 1

1

9

17

디스크 1

1

9

17

디스크 8

8

16

24

디스크 8

8

16

24

…

디스크 11

ECC

ECC

ECC

RAID 레벨 2의예 (해밍코드) : 비트들이한디스크에한비트씩저장되는경우



RAID 레벨 3 (단일 검사 디스크)– 여러 개의 디스크에 걸쳐 비트 또는 바이트 단위로 저장

– 디스크 동기화 필요

– 하나의 패리티 비트만을 사용

» 하나의 디스크 고장 시 데이터의 교정 가능

» 오류 탐지 및 교정에 패리티 비트만을 확인하므로 레벨 2 보다 속도가 빠름

– 대용량 멀티미디어 객체 저장에 적합

» 멀티미디어 객체들은 조그마한 오류에 민감하지 않음

» 적은 양의 데이터를 이용하는 온라인 트랜잭션에는 부적합



제어기


Parity1

Parity2

Parity3

A3

A6

A9

A2

A5

A8

A1

A4

A7

제어기


Parity1

Parity2

Parity3

A3

A6

A9

A2

A5

A8

A1

A4

A7

A1

A4

A7

RAID 레벨 3 (단일검사디스크) : 여러개의디스크에걸쳐서비트또는바이트단위로저장



RAID 레벨 4 (블록 단위 인터리빙)– 블록(데이터 전송 단위)별로 서로 다른 디스크에

저장하므로 동기화가 필요 없음

– 하나의 검사 디스크에 패리티 비트 저장

» 단일 디스크 오류 교정 가능

– 다수의 기록이 동시에 이루어질 경우 검사 디스크의 병목

발생

– 기록을 많이 필요로 하는 온라인 트랜잭션 처리에는

부적합


데이터 배치 기법 - RAID (계속)전송단위: a,b,c 레벨 2 레벨 3 레벨 4

a

b

c

a0a1a2b0b1b2c0c1c2

a0b0c0a1b1c1a2b2c2

a0b0c0a1b1c1a2b2c2

a0a1a2b0b1b2c0c1c2

1

2

3

4

5

6

aECC0

bECC0

cECC0

aECC1

bECC1

cECC1

aECC2

bECC2

cECC2

ECCa

ECCb

ECCc

ECC0

ECC1

ECC2

데이터디스크

검사디스크

RAID 레벨 2,3,4의데이터와오류검출정보의저장위치비교



– 데이터 기록 및 갱신시 패리티 계산을 위해 모든 디스크

입출력이 필요하지는 않음

– 자신의 이전 값(old value), 새로운 값(new value), 검사

디스크의 이전 값 만으로 새로운 패리티 값을 계산

– ECCi = ai ⊕ bi ⊕ ci

– ai가 ai’ 으로 갱신된다고 하자

– ai’ ⊕ bi ⊕ ci = (ai ⊕ ai

’) ⊕ (ai ⊕ bi ⊕ ci)

ECCi’ = (ai ⊕ ai’) ⊕ (ai ⊕ bi ⊕ ci)

= (ai ⊕ ai’) ⊕ ECCi



RAID 레벨 5 (분산 검사 디스크)– 블록 단위로 여러 개의 디스크에 분산 저장

» 패리티 정보들도 여러 디스크에 분산 저장

» 독립적인 기록 동작들의 병행 수행 가능

– 단일 오류 교정 가능

– 대용량 멀티미디어 서버와 온라인 트랜잭션 처리 등에

모두 적합



1 2 3 4 1 2 3 4

b0

b1

b2

b0

b1

b2

레벨 4 레벨5

RAID 레벨 4와 5의오류검출


화일시스템 구조

화일 시스템의 기능

– 사용자에게 화일 입출력, 제어에 필요한 인터페이스를

제공

– 화일 속성, 소유자, 생성시간, i-node 등의 화일 정보 관리

– 디스크 읽기, 쓰기의 최적화

범용 화일시스템

– 저장공간의 효율적 사용을 목표로 함

» 내부 단편화, 외부 단편화를 줄임

– 화일의 빠른 접근, 수정을 위해 캐시 사용

– FAT, NTFS, ext2 등


화일시스템 구조 - 범용 화일시스템

FAT– 화일 할당 테이블에 디렉토리와 화일의 메타데이터 저장

– 모든 화일 접근시 2번 이상의 디스크 접근 필요

– 링크 구조 : 화일 블록들은 포인터를 사용하여 임의배치

– 접근시간이 길지만 외부단편화가 적음

– 최대 2TB 저장 가능

볼륨(Volume)과화일할당테이블의구조


화일시스템 구조 - 범용 화일시스템 (계속)

NTFS– 시스템 내의 모든 정보를 속성(attribute)로 간주

– MFT(Master File Table)에 디렉토리와 화일 메타데이터

저장

– 작은 화일은 한번의 디스크 탐색만으로 접근 가능

» 작은 디렉토리나 화일(보통 1500바이트)은 MFT에 저장

– 16EB까지 저장 가능

– FAT에 비해 안정성, 보안성 증가


화일시스템 구조 - 범용 화일시스템 (계속)

i-node 정보

inode

직접(direct)데이터 블록

간접(indirect)데이터 블록

이중 간접(double indirect)

데이터 블록

삼중 간접(triple indirect)

데이터 블록

……

……

……

i-node 정보

inode

직접(direct)데이터 블록

간접(indirect)데이터 블록

이중 간접(double indirect)

데이터 블록

삼중 간접(triple indirect)

데이터 블록

……

……

……

MFT의구조


화일시스템 구조 – 저널링 화일시스템

멀티미디어를 위한 화일 시스템

– 대용량 화일을 범용 화일 시스템에서 저장할 경우

수천~수백만 개의 블록으로 구성됨

– 연속된 섹터를 하나의 큰 논리적인 섹터로 사용하여

데이터의 물리적 연속성 증가

» 디스크 탐색회수 감소

– 저널링 화일 시스템(journaling file system)» 시스템 성능 향상을 위한 화일 캐시는 시스템 중단시 화일

시스템의 무결성을 해침

» 복구시간 단축을 위한 화일 시스템이 필요함

» 데이터베이스와 같은 원자성(acid) 지원

» i-node, 할당 맵 등의 메타데이터를 로그로 저장


화일시스템 구조 – 저널링 화일시스템 (계속)

XFS (eXtened File System)– 가능한 한 많은 데이터를 메모리에 캐싱하여 불필요한

디스크 접근 최소화

ReiserFS (Reiser File System)– 작은 화일을 다룰 때 빠른 성능을 보임

– 최대 4GB의 블록과 16TB의 화일 지원

ext3 (extension 3)– 신뢰성이 높은 ext2 화일 시스템에 기반

» ext2와의 호환성 및 안정성


요약

멀티미디어 데이터는 일반 데이터에 비해 훨씬

대용량이기 때문에 전송률이 빠르고 저렴한 저장

장치가 필요하다

사운드나 동영상 등 연속매체 데이터인 경우

블록들이 가능한 순차적으로 저장되는 것이 좋다

범용 화일 시스템은 대용량의 멀티미디어

데이터를 저장하기에 적합하지 않기 때문에, 멀티미디어 데이터를 위한 화일 시스템은 인접한

수백, 수천 개의 블록을 하나의 논리적인 블록으로

사용하여 전송 속도를 보장한다


참고문헌

Multimedia Fundamentals - Media Coding and Content Processing, Ralf Steinmetz, Klara Nahrstedt, Prentice Hall, Chapter 8 Multimedia Systems Design, Prabhat K. Andleigh, Kiran Thakrar, Prentice Hall, 1995, Chap5, Multimedia: Computing, Communications, and Applications, Ralf Steinmetz, Klara Nahrstedt, Prentice Hall, 1995Database System Concepts, Silberchatz, Korth, Sudashan, McGrow-Hill멀티미디어 개념 및 응용 (개정판), 김명호, 이윤준, 홍릉과학출판사

웹문서

– http://linuxlab.co.kr

7 멀티미디어저장시스템halra.knuw.ac.kr/multi/ch7.pdf멀티미디어시스템개론 6/58...

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