디스크·파일 시스템·LVM과 마운트

01디스크·파티션·파일 시스템·마운트의 네 단계

• 블록 장치블록 장치는 일정 크기의 논리 블록을 읽고 쓰는 인터페이스다.
• 파티션과 파일 구조파티션 테이블은 그 장치의 어느 구간을 나누어 사용할지 기록하고, 파일 시스템은 그 구간 안에서 이름·디렉터리·inode·빈 공간을 관리할 구조를 만든다.
• 경로 트리에 연결mount는 만들어진 파일 시스템을 전체 경로 트리에 연결한다.
• 파티션 타입과 포맷파티션 타입을 Linux로 지정한 것만으로 ext4가 생성되거나 사용 가능한 디렉터리가 생기는 것은 아니다.

  • /dev/sdX, /dev/nvme0n1, /dev/vdX는 서로 다른 장치 계열의 명명 관례다.
• 파일 시스템·UUIDsd 뒤 문자는 연결 순서가 달라지면 바뀔 수 있고 장치 경로와 파일 시스템 UUID는 다른 식별자다.
• 장치·서명·경로 조회lsblk는 장치 계층, blkid는 파일 시스템 서명과 식별자, findmnt는 현재 경로 연결을 보여 준다.
• 디스크같은 디스크 크기를 보더라도 MB=10^6바이트와 MiB=2^20바이트의 단위 차이로 숫자가 달라질 수 있으며 운영체제 이름으로 단위를 고정해서 설명하지 않는다.

lsblk -o NAME,TYPE,SIZE,FSTYPE,LABEL,UUID,MOUNTPOINTS
blkid
findmnt
sudo fdisk -l

교육용 설정·명령 예시. 실행 환경과 대상 경로를 가정하며 이 페이지를 만들면서 실행하지 않았다.

02MBR과 GPT, 2048 섹터의 계산

• 512·MBR전통적인 512바이트 MBR 섹터는 부트 코드 영역, 네 개의 파티션 항목, 마지막 서명으로 구성된다.
• 확장·파티션네 항목 중 하나를 확장 파티션으로 사용하고 그 안에 논리 파티션을 연결할 수 있다.
• 파티션·확장기본 파티션 네 개에 확장 파티션을 다섯 번째로 추가하는 구조는 아니다.
• GPT·파티션GPT는 별도의 헤더·파티션 항목 배열과 백업 정보를 사용하며 MBR의 primary/extended 구분을 그대로 적용하지 않는다.
• 512·2048512바이트 논리 섹터 기준 2048 × 512 = 1,048,576바이트 = 1MiB다.
• 파티션첫 파티션을 그 위치에서 시작하는 것은 정렬을 위한 흔한 선택이지 0~2047 섹터 전체가 MBR이라는 뜻이 아니다.
• 섹터 크기와 단위장치의 논리 섹터 크기가 다르면 같은 섹터 번호의 바이트 위치도 달라진다.
• GPTUEFI는 보통 FAT 형식의 EFI System Partition에서 부트로더 파일을 읽으며, BIOS+GPT의 부팅 방식과 분리해서 이해한다.

03포맷·저널·슈퍼블록이 담당하는 일

• mkfs의 작업mkfs는 빈 블록 범위에 파일 시스템 메타데이터를 생성한다.
• 파티션기존 파티션에 실행하면 이전 자료를 훼손할 수 있으므로 새 실습 디스크와 기존 운영 데이터의 구분이 필수다.
• 슈퍼블록·파일 시스템슈퍼블록은 파일 시스템 종류와 크기, 블록 배치 등의 핵심 정보를 담는 구조이며 정확한 필드와 백업 배치는 파일 시스템마다 다르다.
• 슈퍼블록모든 슈퍼블록의 한 바이트 오류가 같은 결과를 만든다는 일반화는 성립하지 않는다.
• 저널의 목적저널은 메타데이터 변경 등의 일관성 회복을 위해 작업 기록을 남기는 기법이다.
• 중단 후 일관성 복구정상 반영이 중단되면 파일 시스템 구현이 기록을 이용해 상태를 복구한다.
• 저널과 과거 복원저널이 있다고 삭제한 사용자 파일의 이전 내용을 언제나 되돌릴 수 있는 것은 아니므로 백업과 다르다.
• 디스크ext4 자체가 디스크를 다른 컴퓨터에 연결했을 때 내용을 숨기는 암호화 기능을 자동 제공하는 것도 아니다.

  • 파일 시스템, 접근 권한, 저장 장치 암호화는 별도 기능이다.

04fstab 여섯 필드와 부팅 시 연결

• fstabfstab은 source, mountpoint, filesystem type, options, dump flag, fsck 순서의 여섯 필드다.
• UUIDUUID를 source로 사용하면 sd 문자 변화와 경로 연결을 분리할 수 있다.
• 파일 시스템root ext 파일 시스템에 fsck 순서 1, 다른 ext 파일 시스템에 2를 쓰는 구성이 흔하지만 XFS처럼 부팅 fsck 순서를 같은 방식으로 사용하지 않는 파일 시스템은 보통 0이다.

  • 값은 파일 시스템과 배포판의 부팅 정책에 맞춘다.
• 마운트 지점nofail은 장치가 없어도 부팅을 계속할 수 있게 하는 선택이며 반드시 있어야 하는 데이터 장치에서는 서비스가 빈 마운트 지점에 쓰는 문제가 생길 수 있다.
• 마운트_netdev는 네트워크가 필요한 장치라는 의존성 정보를 주고 x-systemd.automount는 접근 시 마운트를 유도하는 구성이다.
• nodev·nosuid·noexecnodev·nosuid·noexec는 각각 장치 파일 해석·특수 실행 권한·직접 실행과 관계된 경계를 제공하며 모든 공격을 막는 만능 설정은 아니다.

# 실제 UUID로 바꾸는 fstab 형식 예시
UUID=<filesystem-uuid> /srv/data ext4 defaults,nodev,nosuid 0 2
# 읽기 검증
findmnt --verify --verbose
# mount -a는 검사가 아니라 실제 마운트 적용 작업이다.

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05LVM은 PV의 공간을 VG로 모아 LV에 배정한다

• PV·LVMPV는 LVM이 관리할 물리 볼륨이며 디스크 전체 또는 파티션 위에 만들 수 있다.
• VG·PVVG는 하나 이상의 PV를 모은 공간 풀이고, LV는 그 안에서 파일 시스템이나 다른 용도에 제공하는 논리 블록 장치다.
• LVMLVM은 공간을 extent 단위로 관리한다.
• PV·VGPV 두 개를 VG로 모았다고 자동으로 미러 복제가 되는 것은 아니며 일반 선형 LV, striped LV, RAID LV 등 배치 방식에 따라 장애 특성이 다르다.

  • 확장 과정은 아래 계층에서 위 계층으로 진행된다.
• 디스크·파티션디스크와 파티션이 커진 뒤 필요하면 PV를 확장하고, VG의 빈 공간에서 LV에 extent를 더 배정한 다음 파일 시스템을 키운다.
• LVLV만 커져도 df가 보여 주는 파일 시스템 크기는 바로 커지지 않을 수 있다.
• 마운트XFS는 보통 마운트된 상태에서 성장시키고 축소는 지원하지 않는다.
• 확장ext4는 resize2fs를 사용하지만 축소에는 별도의 오프라인 순서와 검사가 필요하므로 확장 명령을 거꾸로 쓰는 방식이 아니다.

pvs
vgs
lvs -a -o lv_name,vg_name,lv_size,segtype,devices
# 계층 예시: /dev/sdb1 -> PV -> vgdata -> lvdocs -> ext4 -> /srv/data
# lvextend는 LV, resize2fs/xfs_growfs는 파일 시스템 계층을 변경한다.

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09용량을 다르게 보여 주는 이유

• 파일 시스템df는 파일 시스템의 공간 사용량을, du는 경로를 따라 확인한 파일의 공간 사용량을 보여 준다.
• 마운트삭제됐지만 열린 파일, 마운트 경계, 접근 불가능한 경로, 희소 파일 때문에 수치가 다를 수 있다.
• inode·quota공간이 남아 있어도 inode 부족이나 사용자 quota로 저장이 실패할 수 있다.

lsblk -f
findmnt
df -hT
df -i

블록 장치·파일 시스템·마운트·용량·inode 사용량을 조회한다.

10사용자가 보는 경로 아래의 저장 계층

• 마운트·파일 시스템애플리케이션이 /srv/data 안에 파일을 저장하면 먼저 그 경로를 포함하는 마운트와 파일 시스템이 선택된다.
• 파일 시스템파일 시스템은 파일 오프셋을 자신의 블록 배치로 관리하고, 아래의 LV는 논리 블록을 VG의 물리 공간에 매핑한다.
• VG·PVVG는 하나 이상의 PV에서 확보한 공간을 묶는다.
• LVM모든 시스템이 LVM을 사용하는 것은 아니므로 실제 환경에서는 lsblk·findmnt·LVM 조회 결과를 연결해 존재하는 계층만 그린다.
• 디스크추가 디스크로 공간을 늘리는 경우에도 여러 단계의 용량이 따로 존재한다.
• PV·VGPV와 VG에 여유 공간이 생겼다고 기존 LV가 저절로 커지는 것은 아니다.
• LV·파일 시스템LV가 커져도 파일 시스템이 그 공간을 사용하도록 확장되지 않았다면 df의 용량은 그대로일 수 있다.

  • 반대로 파일 시스템보다 아래 장치를 먼저 축소하면 유효한 데이터 블록을 잃을 위험이 있다.
• 확장확장과 축소를 대칭적인 명령 순서로 외우지 말고 각 층의 지원 조건과 현재 크기를 확인해야 한다.

1. 파일의 읽을 위치 결정일반적인 선형 LV 위의 파일 시스템에서 캐시에 없는 파일 데이터를 읽는 경우를 가정한다. 파일 시스템은 파일 오프셋을 해당 파일의 논리 블록 위치로 바꾼다.
2. LV의 블록 요청 생성파일 시스템이 기반 블록 장치인 LV의 특정 논리 블록을 읽도록 요청한다. LV 크기와 파일 시스템이 사용할 수 있는 크기는 별개다.
3. 물리 위치로 매핑LVM의 매핑 정보가 LV의 논리 영역을 PV의 물리 영역에 대응시킨다. VG는 이 공간을 모아 할당하는 관리 단위다.
4. 장치 I/O와 데이터 반환실제 디스크 등의 장치에서 블록을 읽고 상위 계층으로 반환한다. 파일 시스템은 요청한 파일 범위의 바이트를 애플리케이션에 전달한다.

11공간이 남았는데 쓰지 못하는 경우

• 파일 시스템df는 해당 파일 시스템이 보는 전체 공간 사용을 보여 주고 du는 지정 경로에서 접근 가능한 파일들의 사용량을 합산한다.
• 사용량 차이의 원인열린 뒤 삭제된 파일, 다른 마운트, 희소 파일과 권한 때문에 차이가 생긴다.
• inode공간이 남아도 inode가 고갈되면 새 파일을 만들지 못할 수 있고 사용자 quota를 넘었으면 특정 계정의 저장만 실패할 수 있다.

  • 이때 전체 디스크를 추가하기 전에 어떤 제한에 걸렸는지 분리하는 편이 원인을 정확히 짚는다.
• 미마운트 경로에 쓰기마운트가 실패한 상태에서 애플리케이션이 평범한 빈 디렉터리에 파일을 쓰면 데이터가 원래 루트 파일 시스템에 저장될 수 있다.
• 마운트로 가려진 파일이후 장치를 마운트하면 그 파일들이 가려져 사라진 것처럼 보인다.

  • 마운트 지점의 존재와 실제 마운트 성공을 구분해야 하는 이유다.
• UUID재부팅 전후에는 UUID·유형·옵션과 장치 준비 순서를 대조한다.
• 파일 시스템·포맷파일 시스템을 검사하거나 포맷하는 명령은 조회 명령과 달리 데이터에 영향을 줄 수 있으므로 대상 확인 없이 실행하지 않는다.