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Block device VS Character device

출처 - http://raphaell.egloos.com/1009300

 [Block device]
* Serial 한 특성의 데이터를 다루기 위한 디바이스를 지칭하며, Terminal, Serial Port 등이 포함이 된다. 
 - 데이터 버퍼링이 불가능함
 - 데이터 전송단위를 byte를 기본으로 한다. 
 - ioctl() 시스템 콜을 이용한 핸들링을 기본으로 한다. 

[Character device]
* Random Access가 가능한 데이터를 다루기 위한 디바이스를 지칭하며, Disk, Tape 등이 포함이 된다.
 - 데이터 버퍼링이 가능
 - 정해진 단위(Block, Sector)로 데이터를 전송한다.
 - 마운트와 언 마운트가 가능한다.

cf. 하나의 물리적 장치는 동시에 character device이면서 block device일 수 있다. 이럴 경우 반드시 character device와 block device를 별도로 생성해야 한다. 



Block Device
Character Device
데이터 전송
System buffer 사용 (Block, Sector)
byte 단위로 전송
I/O 전송속도
전송속도가 높다
시스템의 I/O Buffer를 사용하지 않아 느릴 수도 있으나 버퍼처리를 응용프로그램이 제어하므로 응용 프로그램의 성능에 따라 다를 수 있다
대표적인 장치
하드 디스크
테이프 장치
플로피 디스크
광 자기 디스크
단말기
프린터
플로터 및 기억장치

운영체제는 물리적인 디스크를 블록단위로 나누고 각 블록에 주소를 부여하여 디스크를 관리하게 되는데, Block device의 Block은 File System에서의 Block을 의미한다고 할 수 있다.

Block Device와 Character Device의 가장 큰 차이점은 Application의 I/O 요구가 있을 시, 데이터를 File System에서 읽느냐? Character Device(Raw Device)에서 읽어오느냐의 차이인데 File System에서 읽어올 경우 운영체제의 File system Cache에 Buffering을 사용하고 Character Device에서 읽어 올 경우에는 파일 시스템이 없기 때문에 당연히 파일, 디렉토리, Access Control등을 어플리케이션에서 직접 관리해야 한다. 

Raw Device를 사용하는 대표적인 어플리케이션으로는 DBMS가 있고, 데이타 베이스는 자체적으로 블록과 익스텐트 등의 스토리지 관리 개념을 가지고 있기 때문에 이것을 Raw Device가 아닌 운영체제의 File System을 사용할 경우 DBMS와 운영체제에서 이중으로 Buffering을 하기 때문에 효율적이지 못하므로 Raw Device를 사용한다. 

Raw Device와 File System의 장단점을 말하자면 파일관리측면에선 파일 ㅅ시스템이, 성능면에서 Raw Device가 좋다고 할 수 있다. 앞에서 말한 바와 같이 DBMS가 자체 IO버퍼를 설정하기 때문에 OS의 파일시스템 캐시가 필요없게 되므로, 운영체제와 어플리케이션이 더블 버퍼링을 막음으로써 운영체제는 메모리 파일 시스템 캐싱을 위한 메모리 메니지먼트(메모리에 적재하여 Block이 꽉차면 Disk Write)가 필요없어지고, DBMS에서만 버퍼링을 하므로 메모리를 덜 소모하게 된다.

RAW의 장점은 KAIO(Kernel async IO)도 있다. Raw Deivce는 I/O 요구가 발생될 때 유저 라이브러리르 사용하지 않고 커널 레벨에서 I/O가 이루어 지므로 명령이 단순해져서 결과적으론 CPU를 덜 사용하게 된다. 
하지만 File System은 관리측면에서 OS에서 지원하는 여러가지 Tool을 사용하여 관리 할 수 있는 반면, Raw Device는 초기에 설치가 어렵고, File System이 없기 때문에 Backup 및 관리에서도 어려운 면이 적지 않다.
출처:Block device VS Character device

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