전원이 꺼져도 남는 데이터
CPU가 계산하려면 데이터는 RAM에 올라와 있어야 합니다. RAM은 빠르지만 전원이 꺼지면 내용이 사라지는 휘발성 메모리입니다. 그래서 문서, 사진, 프로그램처럼 오래 보관해야 하는 데이터는 별도의 장치에 저장합니다. 이것이 HDD, SSD 같은 비휘발성 저장장치입니다.
비휘발성이라는 말은 전기가 끊겨도 상태가 유지된다는 뜻입니다. 저장장치는 RAM보다 느리지만 용량이 크고 오래 보관할 수 있습니다. 컴퓨터가 켜질 때 운영체제와 프로그램을 저장장치에서 RAM으로 불러오는 이유도 여기에 있습니다.
HDD: 회전하는 원판 위의 자기 기록
HDD는 데이터를 자기 성질로 기록합니다. 내부에는 얇은 원판인 플래터가 있고, 이 원판이 빠르게 회전합니다. 플래터 표면에는 아주 작은 구역들이 있으며, 각 구역의 자기 방향을 바꾸어 0과 1을 표현합니다.
읽고 쓰는 역할은 헤드가 맡습니다. 헤드는 플래터 위를 직접 긁는 것이 아니라 매우 가까운 거리에서 움직이며 특정 위치의 자기 상태를 읽거나 바꿉니다. 데이터를 읽으려면 먼저 원판이 돌아 원하는 위치가 헤드 아래로 와야 하고, 헤드도 알맞은 위치로 이동해야 합니다. 그래서 HDD는 순서대로 큰 데이터를 읽을 때는 비교적 효율적이지만, 여기저기 흩어진 작은 데이터를 읽을 때는 느려질 수 있습니다.
SSD: 움직이지 않는 전자 저장장치
SSD는 HDD처럼 회전하는 원판이나 움직이는 헤드가 없습니다. 대신 플래시 메모리 셀에 전하를 가두어 데이터를 저장합니다. 전하가 저장된 상태와 그렇지 않은 상태, 또는 전하의 양 차이를 이용해 비트를 표현합니다.
움직이는 부품이 없기 때문에 SSD는 충격에 강하고, 원하는 위치의 데이터를 빠르게 읽을 수 있습니다. 하지만 플래시 메모리는 덮어쓰기가 단순하지 않습니다. 이미 기록된 셀을 다시 쓰려면 먼저 지우는 과정이 필요하고, 지우기는 보통 큰 단위로 이루어집니다. 그래서 SSD 내부의 컨트롤러는 데이터를 어디에 쓸지, 낡은 셀을 어떻게 고르게 사용할지, 더 이상 필요 없는 블록을 언제 정리할지 계속 관리합니다. 우리가 보기에는 그냥 저장처럼 보이지만, 내부에서는 수명과 속도를 유지하기 위한 복잡한 작업이 일어납니다.
파일 시스템: 이름과 위치를 연결하는 지도
저장장치는 결국 0과 1이 담긴 많은 블록의 모음입니다. 하지만 사용자는 "보고서.docx"나 "사진/여행/첫날.jpg"처럼 이름과 폴더로 파일을 다룹니다. 이 둘을 연결해 주는 규칙이 파일 시스템입니다.
파일 시스템은 파일 이름, 경로, 크기, 만든 시간, 수정 시간 같은 정보를 관리합니다. 이런 부가 정보를 메타데이터라고 합니다. 또한 파일의 실제 내용이 저장장치의 어느 블록들에 나뉘어 있는지도 기록합니다. 파일 하나가 반드시 연속된 위치에 저장되는 것은 아닙니다. 여러 블록에 흩어져 있을 수 있고, 파일 시스템은 그 조각들의 위치를 기억해 하나의 파일처럼 보여 줍니다.
따라서 파일을 연다는 것은 단순히 이름을 찾는 일이 아닙니다. 파일 시스템이 먼저 디렉터리 정보를 확인하고, 그 파일의 메타데이터를 읽고, 실제 데이터 블록의 위치를 찾아 저장장치에서 내용을 가져오는 과정입니다.
삭제는 곧 완전한 소멸이 아닐 수 있다
파일을 삭제하면 데이터가 즉시 모두 지워진다고 생각하기 쉽습니다. 하지만 많은 경우 삭제는 실제 내용을 하나하나 지우는 것이 아니라, "이 파일 이름과 이 블록들의 연결을 더 이상 사용하지 않는다"고 표시하는 방식으로 처리됩니다.
이렇게 하면 삭제가 빠릅니다. 저장장치 전체를 지우지 않아도 되기 때문입니다. 대신 그 블록들은 빈 공간으로 취급되고, 나중에 새로운 데이터가 저장되면 덮어써질 수 있습니다. 덮어쓰기 전까지는 흔적이 남아 있을 수도 있습니다. 그래서 민감한 데이터를 완전히 없애려면 단순 삭제가 아니라 안전 삭제나 암호화 같은 방법이 필요합니다.
저장장치는 데이터를 오래 보관하지만, 사용자가 보는 파일과 실제 비트의 위치 사이에는 파일 시스템이라는 관리 계층이 있습니다. 이 구조를 이해하면 "저장했다", "열었다", "삭제했다"는 말이 실제로는 어떤 일이 일어난 것인지 더 정확히 알 수 있습니다.
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