0
00:00:00,000 --> 00:00:15,760


1
00:00:15,800 --> 00:00:19,760
这节课 我们来讨论文件系统

2
00:00:19,800 --> 00:00:23,240
文件系统呢是我们在操作系统当中

3
00:00:23,280 --> 00:00:26,920
负责持久数据保存的子系统

4
00:00:26,960 --> 00:00:27,640
我们在这里呢

5
00:00:27,680 --> 00:00:31,760
会首先介绍文件系统的基本概念

6
00:00:31,800 --> 00:00:33,920
然后是虚拟文件系统

7
00:00:33,960 --> 00:00:36,040
虚拟文件系统负责完成

8
00:00:36,080 --> 00:00:38,600
多种物理的文件系统

9
00:00:38,640 --> 00:00:42,000
它们之间对上提供的统一接口

10
00:00:42,040 --> 00:00:43,080
接下来一个部分呢

11
00:00:43,120 --> 00:00:45,600
是文件缓存和打开文件

12
00:00:45,640 --> 00:00:49,360
也就是说我在文件在读写的过程当中

13
00:00:49,400 --> 00:00:50,960
操作系统内部

14
00:00:51,000 --> 00:00:52,800
需要维护些什么样的信息

15
00:00:52,840 --> 00:00:54,720
那是在这部分里讨论

16
00:00:54,760 --> 00:00:56,000
接下来的三个部分呢

17
00:00:56,040 --> 00:00:59,440
是文件分配 空闲空间管理

18
00:00:59,480 --> 00:01:02,280
和冗余磁盘阵列

19
00:01:02,320 --> 00:01:03,160
这几个部分是

20
00:01:03,200 --> 00:01:07,000
讨论磁盘上存储数据的方法

21
00:01:07,040 --> 00:01:10,560
我们下面首先来讨论文件系统的概念

22
00:01:10,600 --> 00:01:16,280
首先什么是文件系统 什么是文件

23
00:01:16,320 --> 00:01:18,520
文件系统是操作系统当中

24
00:01:18,560 --> 00:01:21,080
管理持久数据的子系统

25
00:01:21,120 --> 00:01:22,600
在这儿呢它提供了

26
00:01:22,640 --> 00:01:26,160
数据存储和访问的功能

27
00:01:26,200 --> 00:01:27,240
具体说起来呢

28
00:01:27,280 --> 00:01:32,040
它是如何来组织持久保存的这些数据

29
00:01:32,080 --> 00:01:33,840
这些数据的组织

30
00:01:33,880 --> 00:01:36,320
放到文件系统当中的数据

31
00:01:36,360 --> 00:01:38,240
我如何来进行检索

32
00:01:38,280 --> 00:01:39,360
检索到了之后

33
00:01:39,400 --> 00:01:44,400
对于里头的数据我如何对它进行读写访问

34
00:01:44,440 --> 00:01:46,360
这是它的基本功能

35
00:01:46,400 --> 00:01:48,440
在我们现在用到的计算机系统呢

36
00:01:48,480 --> 00:01:50,240
大多数都有文件系统

37
00:01:50,280 --> 00:01:52,120
也就说你的这个计算机系统里

38
00:01:52,160 --> 00:01:54,200
只要涉及到数据的持久保存

39
00:01:54,240 --> 00:01:57,640
那么通常情况下它都会有文件系统

40
00:01:57,680 --> 00:01:58,560
广义的来讲呢

41
00:01:58,600 --> 00:02:01,480
我们现在用的谷歌它也是一个文件系统

42
00:02:01,520 --> 00:02:05,520
它在这里负责网上大量数据的保存和检索

43
00:02:05,560 --> 00:02:06,880
在这里头它最主要的功能

44
00:02:06,920 --> 00:02:09,640
还是在这里信息的检索

45
00:02:09,680 --> 00:02:10,960
什么是文件呢

46
00:02:11,000 --> 00:02:13,240
文件是具有符号名

47
00:02:13,280 --> 00:02:16,960
由字节序列组成的数据项的集合

48
00:02:17,000 --> 00:02:21,280
这里主要一个特征它是有文件名

49
00:02:21,320 --> 00:02:24,600
然后它的基本组成是一个字节序列

50
00:02:24,640 --> 00:02:28,040
文件是文件系统的基本数据单位

51
00:02:28,080 --> 00:02:30,920
也就说我存到文件系统当中的数据

52
00:02:30,960 --> 00:02:34,360
最小这个单位是以文件形式来存在的

53
00:02:34,400 --> 00:02:37,480
在这里头文件的名字呢

54
00:02:37,520 --> 00:02:39,440
是文件的标识符号

55
00:02:39,480 --> 00:02:41,560
我们在标识一个文件的时候

56
00:02:41,600 --> 00:02:44,560
通常情况下就用文件名来表示

57
00:02:44,600 --> 00:02:46,080
文件系统的功能呢

58
00:02:46,120 --> 00:02:47,880
我们有这样几个方面的功能

59
00:02:47,920 --> 00:02:53,320
首先第一个是为文件分配磁盘空间

60
00:02:53,360 --> 00:02:56,960
也就是说我在这里头管理一个文件

61
00:02:57,000 --> 00:02:59,720
它到底存在磁盘上的什么位置

62
00:02:59,760 --> 00:03:03,360
除了位置之外我们还会再有一个顺序

63
00:03:03,400 --> 00:03:05,320
这是已经分配给

64
00:03:05,360 --> 00:03:09,200
用来存数据的这些文件块

65
00:03:09,240 --> 00:03:11,840
再有一个呢是空闲空间的管理

66
00:03:11,880 --> 00:03:15,240
在磁盘上有很多的数据块

67
00:03:15,280 --> 00:03:16,880
可以来存储数据

68
00:03:16,920 --> 00:03:18,400
那么在这些数据块呢

69
00:03:18,440 --> 00:03:19,560
没存数据的时候

70
00:03:19,600 --> 00:03:21,880
这些数据块都分布在什么位置

71
00:03:21,920 --> 00:03:22,880
这是我们这里头

72
00:03:22,920 --> 00:03:25,840
管理空闲空间需要解决的问题

73
00:03:25,880 --> 00:03:28,080
我们需要记住它的位置

74
00:03:28,120 --> 00:03:29,800
我们在这里不需要它的顺序

75
00:03:29,840 --> 00:03:31,680
因为空闲的空间里头呢

76
00:03:31,720 --> 00:03:34,200
这个顺序对于我们来说是没有意义的

77
00:03:34,240 --> 00:03:36,520
再有一个是分配算法

78
00:03:36,560 --> 00:03:38,000
跟我们前面讲到的

79
00:03:38,040 --> 00:03:40,560
内存管理有类似的地方

80
00:03:40,600 --> 00:03:44,080
我在磁盘上有很多的空闲的磁盘块

81
00:03:44,120 --> 00:03:47,600
这时候我要分配一部分磁盘块

82
00:03:47,640 --> 00:03:50,080
来存文件数据的时候

83
00:03:50,120 --> 00:03:52,000
这时候我选哪一块

84
00:03:52,040 --> 00:03:53,360
这地方选择策略呢

85
00:03:53,400 --> 00:03:55,600
就是我们这个分配算法

86
00:03:55,640 --> 00:03:59,640
第二项功能呢是管理文件集合

87
00:03:59,680 --> 00:04:01,080
我有很多文件之后

88
00:04:01,120 --> 00:04:03,560
这些文件我怎么来管理它

89
00:04:03,600 --> 00:04:06,080
首先在这里要提供的一项功能是定位

90
00:04:06,120 --> 00:04:08,400
也就是说我给你一个文件名

91
00:04:08,440 --> 00:04:09,280
你需要告诉我

92
00:04:09,320 --> 00:04:12,200
这个文件名所对应的文件在哪

93
00:04:12,240 --> 00:04:14,920
找着它的位置读出它的内容

94
00:04:14,960 --> 00:04:17,160
这是定位需要做的

95
00:04:17,200 --> 00:04:19,080
第二个功能是说命名

96
00:04:19,120 --> 00:04:21,960
我们需要根据名字来找到文件

97
00:04:22,000 --> 00:04:24,000
这个名字你比如说在计算机里头

98
00:04:24,040 --> 00:04:26,640
我们很多时候是用数字来表示

99
00:04:26,680 --> 00:04:30,200
但这个数字呢对于人记忆是不方便的

100
00:04:30,240 --> 00:04:31,440
而我们的文件系统里头

101
00:04:31,480 --> 00:04:32,880
持久保存的数据呢

102
00:04:32,920 --> 00:04:35,120
通常情况下是要人能理解

103
00:04:35,160 --> 00:04:37,680
这时候我们会给它一个命名

104
00:04:37,720 --> 00:04:40,120
命名的方式在不同文件系统当中

105
00:04:40,160 --> 00:04:41,600
它有一些不同的做法

106
00:04:41,640 --> 00:04:43,640
和相应的一些限制

107
00:04:43,680 --> 00:04:44,840
第三个是说

108
00:04:44,880 --> 00:04:49,120
我如何把这些文件组织成一个整体

109
00:04:49,160 --> 00:04:51,160
那就是我们的文件系统结构

110
00:04:51,200 --> 00:04:52,920
文件的组织方式

111
00:04:52,960 --> 00:04:56,240
不同的需求这种组织方式会不一样

112
00:04:56,280 --> 00:04:59,520
第三个是说我持久保存数据

113
00:04:59,560 --> 00:05:03,000
就有一个数据可靠和安全问题

114
00:05:03,040 --> 00:05:05,560
首先安全是指文件系统里

115
00:05:05,600 --> 00:05:07,720
通常情况下从多个层次

116
00:05:07,760 --> 00:05:10,440
提供了数据安全的保护机制

117
00:05:10,480 --> 00:05:11,600
这是第一个

118
00:05:11,640 --> 00:05:13,280
第二个是可靠

119
00:05:13,320 --> 00:05:16,280
也就是说我的数据要想持久保存

120
00:05:16,320 --> 00:05:19,520
如果说在保存过程当中系统崩溃了

121
00:05:19,560 --> 00:05:23,200
存储介质出错了 或者说有其它攻击

122
00:05:23,240 --> 00:05:24,080
这时怎么办

123
00:05:24,120 --> 00:05:25,160
在文件系统里呢

124
00:05:25,200 --> 00:05:27,920
也会提供一系列的机制

125
00:05:27,960 --> 00:05:32,320
来对可靠性进行某种程度的增强

126
00:05:32,360 --> 00:05:36,160
这是文件系统提供的几个功能

127
00:05:36,200 --> 00:05:38,240
那这时候说我们对于文件

128
00:05:38,280 --> 00:05:39,960
我有一些什么样的描述

129
00:05:40,000 --> 00:05:42,560
这就是我们这里说到的文件属性

130
00:05:42,600 --> 00:05:46,320
文件属性是指我们前面已经说到的名字

131
00:05:46,360 --> 00:05:48,800
除了名字之外 还有其它一些信息

132
00:05:48,840 --> 00:05:51,160
比如说这个文件是什么类型的

133
00:05:51,200 --> 00:05:52,520
是一个可执行文件

134
00:05:52,560 --> 00:05:55,520
是一个文本文件等等这样一些信息

135
00:05:55,560 --> 00:05:59,320
然后这个文件存在什么地方 它有多大

136
00:05:59,360 --> 00:06:01,800
什么样的用户可以对它进行访问

137
00:06:01,840 --> 00:06:03,160
这是我们这里保护机制

138
00:06:03,200 --> 00:06:05,280
这个文件是谁创建的

139
00:06:05,320 --> 00:06:06,680
最开始的创建时间

140
00:06:06,720 --> 00:06:08,960
和最后一次修改的时间

141
00:06:09,000 --> 00:06:11,520
或者说最后一次访问的时间等等

142
00:06:11,560 --> 00:06:13,760
这些呢 在不同的文件系统里头

143
00:06:13,800 --> 00:06:16,200
维护了不同的文件属性

144
00:06:16,240 --> 00:06:17,840
这些属性呢起什么样的作用呢

145
00:06:17,880 --> 00:06:18,360
实际上在这里头

146
00:06:18,400 --> 00:06:20,360
这些属性是为了方便访问的

147
00:06:20,400 --> 00:06:21,920
为了更好方便访问

148
00:06:21,960 --> 00:06:24,480
把文件里的信息呢分成两部分

149
00:06:24,520 --> 00:06:26,360
一个是文件头

150
00:06:26,400 --> 00:06:29,400
文件头是存在文件系统元数据当中的

151
00:06:29,440 --> 00:06:30,640
文件信息

152
00:06:30,680 --> 00:06:32,480
这里存的主要内容是我们这里的属性

153
00:06:32,520 --> 00:06:36,240
和文件的存储位置和顺序

154
00:06:36,280 --> 00:06:37,920
有了这些文件头的信息之后

155
00:06:37,960 --> 00:06:38,680
我就能知道

156
00:06:38,720 --> 00:06:42,160
我要读写的文件数据到底在哪

157
00:06:42,200 --> 00:06:43,080
是些什么

158
00:06:43,120 --> 00:06:43,240


159
00:06:43,280 --> 00:06:43,720


160
00:06:43,760 --> 00:06:44,240


161
00:06:44,280 --> 00:06:44,640


162
00:06:44,680 --> 00:06:44,720