操作系统文件目录，文件系统

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• 目录
  • 目录的基本概念
    • 与文件管理系统和文件集合相关联的是文件目录
  • 目录的结构
    • 单级目录结构
      • 只建立一张目录表，每个文件占一个目录项，以确保没有重名的情况，目录中增加了文件属性信息
      • 实现了按名存取，查找速度慢，文件不允许重名，不便于文件共享等缺点，并不适用多用户的操作系统
    • 两级目录结构
      • 文件目录分为主文件目录MFD和用户文件目录UFD；MFD记录记录用户名及相应用户文件所在位置；UFD记录该用户所有文件的FCB
      • 提高了检索速度，解决了多用户之间文件重名的问题；但缺乏灵活性，不能对文件进行分类
    • 树形目录结构
      • 用文件的路径名标识文件，明显提高对目录的检索速度和文件系统的性能；区分绝对路径和相对路径
      • 很方便对文件进行分类；能更有效的进行文件管理；但增加了磁盘访问次数。不便于文件共享
    • 无环图目录结构
      • 允许目录共享子目录或文件，同一个文件或子目录可以同时出现在两个或多个目录中
      • 设计一个共享计数器用来记录有多少用户使用该文件或目录
  • 目录的操作
    • 搜索；创建文件；删除文件；创建目录；删除目录；移动目录；显示目录；修改目录
  • 目录的实现
    • 线性列表；哈希表；
  • 文件共享
    • 基于索引节点的共享方式（硬链接）
      • 将文件的物理地址和属性等信息放进放在索引节点中，文件目录中只设置文件名和相应的索引节点指针，链接一个计数count记录用户使用量
    • 利用符号链实现的共享方式（软链接）
      • 将共享文件的目录保存下来，当要访问时，根据路径寻找文件；比如，快捷方式
• 文件系统
  • 文件系统结构
    • I/O控制层
      • 包括设备驱动器和中断处理程序，在内存和磁盘系统之间传输信息
    • 基本文件系统
      • 相对应得设备驱动程序发送通用命令，以读取和写入磁盘得物理块；
      • 也管理内存缓冲区并保存各种文件系统、目录和数据块缓存
    • 文件组织模块
      • 组织文件及其逻辑块和物理块；将逻辑地址转换成物理地址
      • 包括空闲管理器，以跟踪为分配得块，根据需求提供给文件组织模块
    • 逻辑文件系统
      • 管理文件系统中得元数据信息
      • 管理目录结构，为文件组织模块提供信息
      • 维护文件结构；负责文件保护
  • 文件系统布局
    • 文件系统在磁盘中的结构
      • 主引导记录MBR
        • 位于磁盘的0号区，用来引导计算机，后面是分区表，该表给出每个分区的起始和结束地址，表中还有一个活动分区，读入他的第一块即引导块
      • 引导块
        • 负责启动该分区中的操作系统；每个分区统一从引导区开始
      • 超级块
        • 包含文件系统的所有关键信息，在计算机启动时，或在该文件首次使用时，超级块会被读入内存
        • 包含分区快的数量，块的大小，空闲块的数量和指针，空闲的·FCB数量和指针
      • 文件系统中的空闲块信息
        • 可以用位示图和指针链接；后面接着是节点，在后可能是根目录；最后其他部分可能存放了所有文件和目录
    • 文件系统在内存中的结构
  • 外存空闲空间管理
    • 包含文件系统分区的通常称为卷；卷中存放的文件数据空间和FCB空间是分离的
    • 空闲表法
      • 属于连续分配方式；盘区分配和内存动态分配相似；可以采用首页适应算法，和最佳适应算法等；回收也一样
      • 具有较高的分配速度，可减少访问磁盘的I/O的频率
    • 空闲链表法
      • 空闲盘块链
        • 以盘块为单位拉成一条链
        • 优点：分配和回收过程简单
        • 缺点：效率低，盘块链会很长
      • 空闲盘区链
        • 以盘区为单位：每个盘区每个盘区包含若干相邻的盘块
        • 优缺点与空闲盘块链相反
    • 位示图法
      • 利用二进制的一位来表示磁盘中的盘块使用情况
      • 优点；容易找到一个或一组相邻接的空闲盘块，占用空间小；开销小
      • 缺点：位示图大小会随磁盘容量的增大而增加：常用于小型计算机
    • 成组链接法
      • 将盘块分成很多组，由各组的第一个盘块链接成一条链，保存在内存的专用栈中
  • 虚拟文件系统VFS
    • 屏蔽了不同文件系统的差异和操作细节，向上位用户提供文件操作的统一调用接口
    • 采用了面向对象的思想；抽象出一个通用的文件系统模型，定义了通用文件系统都支持的接口
    • 四种对象类型
      • 超级块对象
      • 索引节点对象
      • 目录项对象
      • 文件对象
  • 文件系统挂载