这节课 我们来讨论文件系统
文件系统呢是我们在操作系统当中
负责持久数据保存的子系统
我们在这里呢
会首先介绍文件系统的基本概念
然后是虚拟文件系统
虚拟文件系统负责完成
多种物理的文件系统
它们之间对上提供的统一接口
接下来一个部分呢
是文件缓存和打开文件
也就是说我在文件在读写的过程当中
操作系统内部
需要维护些什么样的信息
那是在这部分里讨论
接下来的三个部分呢
是文件分配 空闲空间管理
和冗余磁盘阵列
这几个部分是
讨论磁盘上存储数据的方法
我们下面首先来讨论文件系统的概念
首先什么是文件系统 什么是文件
文件系统是操作系统当中
管理持久数据的子系统
在这儿呢它提供了
数据存储和访问的功能
具体说起来呢
它是如何来组织持久保存的这些数据
这些数据的组织
放到文件系统当中的数据
我如何来进行检索
检索到了之后
对于里头的数据我如何对它进行读写访问
这是它的基本功能
在我们现在用到的计算机系统呢
大多数都有文件系统
也就说你的这个计算机系统里
只要涉及到数据的持久保存
那么通常情况下它都会有文件系统
广义的来讲呢
我们现在用的谷歌它也是一个文件系统
它在这里负责网上大量数据的保存和检索
在这里头它最主要的功能
还是在这里信息的检索
什么是文件呢
文件是具有符号名
由字节序列组成的数据项的集合
这里主要一个特征它是有文件名
然后它的基本组成是一个字节序列
文件是文件系统的基本数据单位
也就说我存到文件系统当中的数据
最小这个单位是以文件形式来存在的
在这里头文件的名字呢
是文件的标识符号
我们在标识一个文件的时候
通常情况下就用文件名来表示
文件系统的功能呢
我们有这样几个方面的功能
首先第一个是为文件分配磁盘空间
也就是说我在这里头管理一个文件
它到底存在磁盘上的什么位置
除了位置之外我们还会再有一个顺序
这是已经分配给
用来存数据的这些文件块
再有一个呢是空闲空间的管理
在磁盘上有很多的数据块
可以来存储数据
那么在这些数据块呢
没存数据的时候
这些数据块都分布在什么位置
这是我们这里头
管理空闲空间需要解决的问题
我们需要记住它的位置
我们在这里不需要它的顺序
因为空闲的空间里头呢
这个顺序对于我们来说是没有意义的
再有一个是分配算法
跟我们前面讲到的
内存管理有类似的地方
我在磁盘上有很多的空闲的磁盘块
这时候我要分配一部分磁盘块
来存文件数据的时候
这时候我选哪一块
这地方选择策略呢
就是我们这个分配算法
第二项功能呢是管理文件集合
我有很多文件之后
这些文件我怎么来管理它
首先在这里要提供的一项功能是定位
也就是说我给你一个文件名
你需要告诉我
这个文件名所对应的文件在哪
找着它的位置读出它的内容
这是定位需要做的
第二个功能是说命名
我们需要根据名字来找到文件
这个名字你比如说在计算机里头
我们很多时候是用数字来表示
但这个数字呢对于人记忆是不方便的
而我们的文件系统里头
持久保存的数据呢
通常情况下是要人能理解
这时候我们会给它一个命名
命名的方式在不同文件系统当中
它有一些不同的做法
和相应的一些限制
第三个是说
我如何把这些文件组织成一个整体
那就是我们的文件系统结构
文件的组织方式
不同的需求这种组织方式会不一样
第三个是说我持久保存数据
就有一个数据可靠和安全问题
首先安全是指文件系统里
通常情况下从多个层次
提供了数据安全的保护机制
这是第一个
第二个是可靠
也就是说我的数据要想持久保存
如果说在保存过程当中系统崩溃了
存储介质出错了 或者说有其它攻击
这时怎么办
在文件系统里呢
也会提供一系列的机制
来对可靠性进行某种程度的增强
这是文件系统提供的几个功能
那这时候说我们对于文件
我有一些什么样的描述
这就是我们这里说到的文件属性
文件属性是指我们前面已经说到的名字
除了名字之外 还有其它一些信息
比如说这个文件是什么类型的
是一个可执行文件
是一个文本文件等等这样一些信息
然后这个文件存在什么地方 它有多大
什么样的用户可以对它进行访问
这是我们这里保护机制
这个文件是谁创建的
最开始的创建时间
和最后一次修改的时间
或者说最后一次访问的时间等等
这些呢 在不同的文件系统里头
维护了不同的文件属性
这些属性呢起什么样的作用呢
实际上在这里头
这些属性是为了方便访问的
为了更好方便访问
把文件里的信息呢分成两部分
一个是文件头
文件头是存在文件系统元数据当中的
文件信息
这里存的主要内容是我们这里的属性
和文件的存储位置和顺序
有了这些文件头的信息之后
我就能知道
我要读写的文件数据到底在哪
是些什么