[LINUX] FILE SYSTEM

1. 리눅스 파일 시스템 개요

• 유닉스 철학 계승: "모든 것은 파일이다(Everything is a file)"라는 원칙 하에 마우스, 키보드, 디스크 등 모든 장치를 파일로 관리함.
• 싱글 루트 트리 구조: 윈도우(C:, D:)와 달리 뿌리(/, 루트)가 하나인 계층형 트리 구조임.
  • 추가 디스크는 특정 디렉토리에 연결(마운트)하여 사용함.
• 경로 구분:
  • 절대 경로: /부터 시작하는 전체 경로.
  • 상대 경로: 현재 위치(.)나 상위 위치(..)를 기준으로 하는 경로.
  • 홈 디렉토리: 사용자별 할당 공간. ~ 기호로 표시함.

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2. 주요 디렉토리 구성 및 역할

디렉토리	주요 역할 및 특징
/dev	디바이스 파일: 하드디스크, 마우스 등 하드웨어를 파일 형태로 관리하는 곳.
/home	사용자 홈 디렉토리: 일반 사용자들의 개인 작업 공간 (예: /home/user1).
/root	관리자 홈 디렉토리: 시스템 최고 관리자(root) 전용 홈 디렉토리.
/etc	설정 파일: 시스템의 부팅, 네트워크, 서비스 관련 설정 파일들이 모여 있음.
/usr	사용자 프로그램: 기본 실행 파일, 라이브러리, 헤더 파일 등이 저장됨.
/boot	부팅 관련: 리눅스 커널, 부트로더(GRUB) 등 부팅에 필수적인 파일 저장.
/var	가변 데이터: 로그(log), 메일, 데이터베이스 등 내용이 수시로 변하는 데이터 관리.
/tmp	임시 파일: 누구나 쓸 수 있는 임시 저장소. 재시작 시 모든 내용 삭제됨.
/proc	프로세스 정보: 실행 중인 프로세스와 커널 정보를 담은 가상 파일 시스템.
/sys	커널 정보: 리눅스 커널 및 장치 드라이버 관련 정보 저장.
/mnt	임시 마운트: 다른 파일 시스템이나 하드디스크를 임시로 연결할 때 사용.
/media	탈착식 매체: USB, DVD 등 외부 장치가 자동으로 연결(마운트)되는 지점.
/opt	추가 패키지: 타사 애플리케이션이나 추가 패키지가 설치되는 경로.
/run	런타임 데이터: 시스템 부팅 이후 실행 중인 서비스와 관련된 데이터 저장.
/srv	서비스 데이터: FTP, Web 등 시스템이 외부로 제공하는 서비스의 데이터 저장.
/lost+found	복구 파일: 파일 시스템 오류 발생 시 체크포인트에서 복구된 파일들이 저장됨.

 

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3. 디렉토리 관리 및 이동 명령어

명령어	기능 및 특징
pwd	Print Working Directory: 현재 작업 중인 디렉토리의 절대 경로를 출력함.
cd	Change Directory: 디렉토리 이동. 경로 미지정 시 홈 디렉토리(~)로 바로 이동함.

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4. 디렉토리 내용 확인 (ls)

파일 및 디렉토리 목록을 확인하는 명령어로, 다양한 옵션을 조합하여 사용함.

• 기본 형식: ls [옵션] [경로]

주요 옵션

• -a: 숨김 파일(마침표로 시작)을 포함하여 모든 파일 출력.
• -A: .(현재)과 ..(상위)을 제외한 모든 내용 출력.
• -l: 파일의 상세 정보(권한, 소유자, 크기, 수정일 등) 출력.
• -d: 디렉토리 내부가 아닌 디렉토리 자체의 정보를 출력.
• -i: 파일의 고유 번호인 i-node 번호를 첫 번째 행에 표시.
• -F: 파일의 종류를 기호로 표시 (* 실행파일, / 디렉토리, @ 심볼릭 링크).
• -L: 심볼릭 링크일 경우 연결된 원본 파일의 정보를 출력.
• -R: 하위 디렉토리의 목록까지 재귀적으로 모두 출력.

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5. 파일 상세 정보 해석 (ls -al)

ls -al 명령 실행 시 출력되는 행의 구성 요소는 다음과 같음.

예시: drwxr-xr-x 23 root root 4096 Jan 6 02:36 /

1. 파일 종류: d(디렉토리), -(일반 파일), l(링크 파일).
2. 접근 권한(Permission): r(읽기), w(쓰기), x(실행) 권한을 소유자/그룹/기타 사용자 순으로 표시.
3. 링크 수: 해당 파일에 연결된 하드 링크의 개수.
4. 소유자: 파일을 만든 사용자 계정명.
5. 그룹: 파일이 속한 그룹명.
6. 파일 크기: 바이트(Byte) 단위의 용량.
7. 수정 시간: 파일이 마지막으로 변경된 날짜와 시간.
8. 파일 이름: 파일 또는 디렉토리의 이름.

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6. 디렉토리 생성 및 삭제

디렉토리 작업은 원칙적으로 본인의 홈 디렉토리나 /tmp(공용 쓰기 권한)에서 가능함.

디렉토리 생성 (mkdir)

• 기본 사용: mkdir [디렉토리명] (여러 개 동시 생성 가능).
• -p 옵션: 중간 단계의 디렉토리가 없어도 자동으로 계층 전체를 생성함.
  • 예: mkdir -p tmp/mid/han (mid 디렉토리가 없어도 에러 없이 생성).

디렉토리 삭제 (rmdir 및 rm)

• rmdir [디렉토리]: 비어 있는 디렉토리만 삭제 가능.
• rmdir -p: 하위 디렉토리를 지우면서 상위 디렉토리가 비게 되면 함께 삭제.
• rm -rf [디렉토리]: 디렉토리 안에 파일이 있어도 강제로(Recursive + Force) 모두 삭제함. (주의해서 사용 필요)

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팁: ls 명령어로 특정 파일명을 입력했을 때 이름이 나오면 존재하는 것이고, No such file or directory 에러가 뜨면 존재하지 않는 것임.

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7. 파일의 구성 요소와 i-node

리눅스 파일은 크게 세 가지 요소로 구성됨.

1. 파일명: 사용자가 파일을 식별하기 위한 이름. 대소문자를 구분하며 /를 제외한 문자 사용 가능. (마침표 .로 시작하면 숨김 파일)
2. i-node (Index Node): 파일을 설명하는 핵심 데이터 구조.
   • 파일 종류, 소유권, 권한, 타임스탬프 등 메타데이터 저장.
   • 실제 데이터가 디스크 어디에 있는지(데이터 블록 주소) 기록함.
   • 처음에 0으로 생성되고 정보를 저장하면 1로 수정 됨.
3. 데이터 블록: 파일의 실제 내용이 저장되는 물리적 공간.

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8. 링크 파일 상세 비교 (Hard vs Symbolic)

리눅스는 i-node를 다루는 방식에 따라 두 가지 링크 방식을 제공함.

구분	하드 링크 (Hard Link)	심볼릭 링크 (Symbolic/Soft Link)
원리	원본과 동일한 i-node를 공유함.	원본의 **경로명(주소)**을 별도 파일로 저장함.
수정	한쪽 수정 시 양쪽 모두 반영됨.	동일함 (결국 원본을 수정하는 구조).
원본 삭제	링크 파일의 데이터가 유지됨.	링크가 깨짐 (윈도우 '바로가기'와 동일).
특징	복사본 같으나 용량을 차지하지 않음.	파일뿐만 아니라 디렉토리도 연결 가능.

 

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9. 파일 종류 확인 (file 명령어)

리눅스 파일은 확장자(exe, txt 등)보다 파일 내부의 실제 데이터를 분석하여 종류를 판단하는 것이 정확함.

• 명령어 형식: file [옵션] [파일 및 디렉토리 경로]
• 작동 방식: /usr/share/file/magic 디렉토리의 매직 파일을 참조하여 파일의 종류를 표시함.

주요 옵션

옵션	설명
-C	매직 파일의 포맷을 검사함.
-f 목록파일	많은 파일을 한꺼번에 검사할 때 파일 리스트를 만들어 사용함.
-m 매직파일	지정된 매직 파일로 대상 파일을 확인함.

 

확인 예시

• file .profile: ASCII text (일반 텍스트 파일)
• file /usr/bin/pwd: ELF 64-bit LSB executable (64비트 바이너리 실행 파일)
• file /bin: symbolic link to usr/bin (다른 경로를 가리키는 심볼릭 링크)
• file /usr/bin: directory (디렉토리 파일)

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10. 파일 내용 확인 명령어

파일의 내부 텍스트를 터미널에서 바로 확인하는 명령어들임.

명령어	기능 및 특징
cat	Concatenate: 파일 내용을 화면에 연속 출력함. - -n: 행 번호를 함께 표시함. - 인자 없이 사용 시 키보드 입력을 그대로 출력함. - 여러 파일을 인자로 주면 순서대로 이어서 출력함.
more	화면 단위 출력: 내용이 많을 때 페이지 단위로 끊어서 보여줌. - Spacebar: 다음 페이지 / b: 이전 페이지 / q: 종료. - /문자열: 특정 문자열 검색 가능. - +숫자: 지정한 행 번호부터 출력 시작.
less	more의 개선판: more와 비슷하나 기능이 더 강력함. - 화살표 키나 j, k를 이용해 위아래 자유로운 스크롤이 가능함.
head	파일의 앞부분을 출력함. (기본 10행, 숫자를 지정해 조절 가능)
tail	파일의 뒷부분을 출력함. - -f 옵션: 파일 끝에 추가되는 내용을 실시간으로 출력함. (로그 확인 시 필수)

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11. 파일 및 디렉토리 복사 (cp)

파일이나 디렉토리를 다른 경로로 복제함. 이미 존재하는 파일일 경우 기본적으로 덮어씌움.

• 기본 형식: cp [옵션] [원본] [대상]
• 주요 옵션:
  • -i: 대상이 이미 존재할 경우 덮어쓸지 물어봄 (대화식).
  • -r: 디렉토리를 복사할 때 사용함 (하위 내용 포함).
• 특이 사항: 여러 파일을 동시에 복사할 수 있으며, 이 경우 마지막 인자는 반드시 디렉토리 경로여야 함.
• 예시:
  • cp /etc/hosts text1: hosts 파일을 현재 디렉토리에 text1로 복사.
  • cp text1 /tmp: text1 파일을 /tmp 디렉토리로 복사.
  • cp -i /etc/hosts text1: 기존 text1이 있으면 확인 후 복사.

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12. 파일 이동 및 이름 변경 (mv)

파일의 위치를 옮기거나 이름을 바꿀 때 사용함.

• 기본 형식: mv [옵션] [원본] [대상]
• 주요 옵션:
  • -i: 이동하려는 위치에 이름이 같은 파일이 있으면 확인 후 이동.
• 기능 구분:
  • 이름 변경: 원본과 대상의 경로가 같고 이름만 다를 때. (예: mv text1 date1)
  • 위치 이동: 대상이 디렉토리 경로일 때.

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13. 파일 및 디렉토리 삭제 (rm)

파일이나 디렉토리를 시스템에서 제거함.

• 기본 형식: rm [옵션] [파일 및 디렉토리]
• 주요 옵션:
  • -i: 삭제 전 사용자에게 확인을 요청함.
  • -r: 디렉토리를 삭제할 때 사용함 (비어 있지 않은 디렉토리도 가능).
• 디렉토리 삭제 비교:
  • rmdir test: 내부에 파일이 있으면 삭제 실패함.
  • rm -r test: 내부 파일 및 하위 디렉토리를 포함하여 강제 삭제함.

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💡 참고: 로그 파일 분석 시 tail -f 명령어를 활용하면 시스템에서 발생하는 실시간 변경 사항을 놓치지 않고 확인할 수 있음.

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14. 링크 파일 생성 (ln)

리눅스에서 파일에 대한 연결 통로를 만드는 명령임. 연결 방식에 따라 하드 링크와 심볼릭 링크로 나뉨.

• 기본 형식: ln [옵션] <원본파일> <링크이름>

① 하드 링크 (Hard Link)

• 특징: 동일한 i-node를 가리키는 파일 이름을 하나 더 생성함.
• 동작: 한 쪽 내용을 수정하면 양쪽 모두 반영되지만, 한 쪽을 삭제해도 하드 링크 수가 남아있다면 데이터는 유지됨.
• 삭제 원리: rm 명령은 데이터를 바로 지우는 게 아니라 하드 링크 수를 1 감소시킴. 이 숫자가 0이 될 때 i-node와 데이터 블록이 실제 삭제됨.
• 제약: 서로 다른 디스크(파일 시스템) 사이에는 생성할 수 없음.
• 실행 예시:
  • ln data1 data1.ln: 하드 링크 생성.
  • ls -i: 두 파일의 i-node 번호가 동일함을 확인 가능.

② 심볼릭 링크 (Symbolic Link / Soft Link)

• 특징: 윈도우의 '바로가기'와 같은 역할. 원본 파일의 경로 주소를 담고 있는 특수 파일임.
• 옵션: -s 옵션을 사용하여 생성함.
• 동작: 원본 파일과 i-node 번호가 다르며, 원본 파일이 삭제되면 링크가 깨져서 사용할 수 없게 됨.
• 하드 링크는 데이터 안정성이 높지만 같은 디스크 내에서만 가능하고, 심볼릭 링크는 관리와 사용이 유연하여(디렉토리 연결 등) 실무에서 더 자주 쓰이는 편임.
• 실행 예시:
  • ln -s data1 data1.sl: 심볼릭 링크 생성.

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15. 링크 종류별 상세 비교

구분	하드 링크 (Hard Link)	심볼릭 링크 (Symbolic Link)
생성 명령	ln [원본] [링크]	ln -s [원본] [링크]
i-node 번호	원본과 동일함	원본과 다름
원본 삭제 시	데이터 유지됨 (링크 수 감소)	링크 사용 불가 (깨짐)
파일 크기	원본과 동일하게 표시됨	매우 작음 (경로 정보만 저장)
수정 반영	수정 시 양쪽 모두 반영	수정 시 원본이 수정됨

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16. 빈 파일 생성 (touch)

내용이 없는 빈 파일을 새로 만들거나, 기존 파일의 타임스탬프(최종 수정 시간)를 현재 시간으로 갱신할 때 사용함.

• 기본 형식: touch [파일경로]
• 주요 활용:
  • touch newfile: newfile이라는 이름의 0바이트 크기 파일 생성.
  • 기존 파일에 사용 시 내용은 유지하면서 수정 시간만 현재로 업데이트함.

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17. 문자열 검색 도구 (grep)

grep (Global Regular Expression Print)은 파일 내에서 특정 패턴을 찾아 해당 행을 출력하는 명령어임. 리눅스 환경에서 가장 많이 쓰이는 명령어 중 하나임.

• 기본 형식: grep [옵션] [패턴] [파일경로]
• 주요 옵션:
  • -i: 대소문자 구분 없이 검색.
  • -n: 검색 결과의 행 번호를 함께 출력.
  • -v: 패턴이 포함되지 않은 행만 출력 (반전 검색).
  • -r: 하위 디렉토리까지 모두 뒤져서 검색.
  • -w: 단어 단위로 정확히 일치할 때만 출력.
  • -c: 패턴과 일치하는 행의 개수만 출력.

💡 활용 예시

1. 프로세스 확인: ps -ef | grep "python" (실행 중인 파이썬 프로세스 찾기)
2. 포트 확인: netstat -an | grep "LISTEN" (대기 중인 포트 확인)
3. 실시간 로그 모니터링: tail -f access.log | grep --color "404" (에러 코드 강조)
4. 컨택스트 매핑 (전후 맥락 확인):
   • grep -A 3 "Error" log.txt: 에러 발생 행과 뒤(After) 3줄 출력.
   • grep -B 3 "Error" log.txt: 에러 발생 행과 앞(Before) 3줄 출력.
   • grep -C 3 "Error" log.txt: 에러 발생 행의 앞뒤(Context) 3줄 출력.

정규표현식 활용

• grep "^Start" file.txt: "Start"로 시작하는 행 검색.
• grep "End$" file.txt: "End"로 끝나는 행 검색.
• grep "[0-9]" file.txt: 숫자가 포함된 행 검색.

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18. 파일 찾기 및 작업 수행 (find)

다양한 조건으로 파일을 검색하고, 찾은 파일에 대해 특정 명령을 실행할 수 있음.

• 기본 형식: find [경로] [검색조건] [동작]

• 검색 조건:
  • -name: 파일명으로 검색 (와일드카드 * 사용 가능).
  • -type: 파일 종류 지정 (f 파일, d 디렉토리, l 링크).
  • -user / -group: 소유자나 그룹으로 검색.
  • -size: 파일 크기로 검색.
• 동작 (Action):
  • -print: 절대 경로 출력 (기본).
  • `-exec [명령어] {} ;**: 찾은 파일들에 대해 명령어를 실행함.
• 실습 예시:
  • find . -name "*.txt": 현재 디렉토리에서 확장자가 txt인 파일 찾기.
  • find ~ -name "*.swp" -exec rm {} \;: 홈 디렉토리의 모든 스왑 파일(.swp)을 찾아 삭제.

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19. 텍스트 통계 및 정렬 (wc, sort)

① wc (Word Count): 파일의 분량을 측정함. we [옵션] [파일경로]

• -l: 전체 라인 수 / -w: 단어 수 / -m: 문자 수. / -c 바이트 수 / -L 가장 긴 줄의 길이 
• 예: ls -l | wc -l (현재 디렉토리의 항목 개수 확인)

② sort: 내용을 정렬하여 출력함. sort [옵션][파일경로]

• r 내림차순
• k 특정 필드를 기준으로
• t 필드 구분자 지정
• b 공백을 무시하고 정렬
• M 월을 기준으로
• u 중복 제거
• n 숫자 크기 순으로 정렬

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20. 데이터 가공 및 편집 (awk, sed)

텍스트 데이터를 정교하게 처리할 때 사용하는 도구임.

① awk (텍스트 처리 도구): 패턴 기반으로 데이터를 조작함.

• 형식: awk [옵션] 'pattern {action}' 파일
• 예시: awk /이/ {print $0} t.txt (t.txt에서 '이'가 포함된 행 전체를 출력)
• 기능: 특정 필드만 뽑아내거나 계산하는 용도로 강력함.

② sed (스트림 편집기): 파일을 열지 않고 텍스트를 치환하거나 삭제함.

• 형식: sed [옵션] '스크립트' 파일
• 예시: sed 's/27/37/' file.txt (파일 내의 첫 번째 '27'을 '37'로 치환해서 출력)
• 옵션: -i 사용 시 원본 파일을 직접 수정함.

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21. 파일 접근 권한 (Permission) 개요

리눅스는 다중 사용자 시스템이므로 파일에 대한 보안이 매우 중요함. 모든 파일과 디렉토리는 고유한 접근 권한 속성을 가짐.

• 권한 확인: ls -l 명령어로 확인 가능.
• 사용자 그룹: 사용자는 하나 이상의 그룹에 속하며, 그룹을 통해 파일 공유 범위를 지정함.
  • 사용자 그룹 정보는 /etc/group에 저장됨 (관리자만 수정 가능).
  • 내 그룹 확인 명령어: groups [사용자명]

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22. 권한의 종류와 표기법

권한은 크게 읽기(r), 쓰기(w), 실행(x) 세 가지로 나뉘며, 대상에 따라 의미가 다름.

구분	파일(File)에서의 의미	디렉토리(Directory)에서의 의미
읽기 (r)	파일 내용 읽기 및 복사 가능	ls 명령으로 목록 확인 가능
쓰기 (w)	파일 내용 수정 가능	파일/디렉토리 생성 및 삭제 가능
실행 (x)	프로그램을 실행 가능	cd 명령으로 디렉토리 진입 가능

• 표기 순서: 소유자(u) / 그룹(g) / 기타 사용자(o) 순으로 각 3비트씩 총 9비트로 표기함.

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23. 접근 권한 변경 (chmod)

파일이나 디렉토리의 권한을 수정할 때 사용함.

• 형식: chmod [옵션] 권한 [경로]
• 옵션: -R (하위 디렉토리와 파일까지 한꺼번에 변경).

① 기호 모드 (Symbolic Mode)

기호를 사용하여 특정 대상에게 권한을 부여하거나 제거함.

• 대상: u(소유자), g(그룹), o(기타), a(전체)
• 연산자: +(부여), -(제거), =(설정)
• 실습:
  • chmod g+wx test.txt: 그룹에 쓰기 및 실행 권한 추가.
  • chmod o+x test.txt: 기타 사용자에게 실행 권한 추가.

② 숫자 모드 (Absolute Mode)

8진수 숫자의 합을 이용하여 3자리 숫자로 한 번에 설정함.

• 값 할당: 읽기(4), 쓰기(2), 실행(1)
• 조합 예시:
  • 7 (4+2+1): 모든 권한 (rwx)
  • 6 (4+2): 읽기 및 쓰기 (rw-)
  • 4 (4): 읽기 전용 (r--)
• 실습:
  • chmod 444 test.txt: 모든 사용자에게 읽기 권한만 부여.
  • chmod 474 test.txt: 그룹 사용자에게만 모든 권한 부여.

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24. 기본 접근 권한과 마스크 (umask)

파일이나 디렉토리가 생성될 때 자동으로 부여되는 권한을 제어함.

• 기본 권한: 일반적인 시스템 설정에서 파일은 664, 디렉토리는 775로 생성됨.
• umask 확인: umask (숫자), umask -S (문자 표기).
• 원리: 최대 권한 값에서 마스크 값을 뺀 결과가 실제 생성 권한이 됨.
• 변경: umask 022와 같이 설정하여 보안 수준을 높일 수 있음.

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25. 특수 접근 권한 (Special Permissions)

일반적인 권한 외에 특수한 목적으로 사용되는 권한임. ls -l 시 x 자리에 다른 문자로 표기됨.

① SetUID (4000)

• 특징: 실행하는 동안 파일 소유자의 권한으로 동작함.
• 표기: 소유자 실행 권한 자리에 s로 표시됨. (예: rws------)
• 실습: chmod 4755 set.exe 실행 시 소유자 권한에 s가 붙음.

② SetGID (2000)

• 특징: 실행하는 동안 소유 그룹의 권한으로 동작함.

③ Sticky Bit (1000)

• 특징: 누구나 파일을 만들 수 있지만, 본인이 만든 파일만 삭제할 수 있도록 제한함. 공용 디렉토리에 주로 사용됨.
• 표기: 기타 사용자 실행 권한 자리에 t로 표시됨. (예: rwxrwxrwt)
• 대표 사례: /tmp 디렉토리.