磁盘的基础概念
扇区：它是磁盘读写的基本单位。在我们个人的pc上，他的大小通常为512byte
块：在windows中，称为簇。一个块由多个扇区组成，磁盘在进行读写数据的时候，不可能有一扇区的数据就读或写一次，而是等数据累计到一定量后，在统一进行读写，而这个数据量就叫块。在对磁盘进行格式化分区的时候可以选择块的大小，默认的是4kb。因为每次进行读写的数据量都是一块为单位，所以在磁盘上数据的存储也是以块为大小。最显著的例子是，我们在windows上创建一个文件，它的实际大小都为块大小的整数倍。
总结的来说，扇区是由磁盘的设计决定的，它决定了磁盘一次读写所能取得的数据量。块这个概念是由程序员设计出来的，它就类似于缓冲区的概念，在累计到一定的数据量之后进行一次性读写。扇区和块的概念有点类似于bit和byte。bit计算机系统中最小的数据单元，但通常我们都不会直接对bit进行操作，所以通常会将byte作为计算机中最小的数据单位。所以在后面中，没有特殊的说明，文件系统的最小单元默认就是块。
链式文件系统
磁盘中，数据的存储都是以块为大小，这里的块大小都以4KB来举例，对于大于4KB的文件，就会对其进行分块存储。如10KB的文件，就会将其分为3块。不同对文件系统对这3块文件的存储方式都会不一样，这里用FAT的链式文件系统举例。
这幅图很形象的说明了链式文件系统的特点，文件的块是分布在各个零散的空间中，这样对空间的利用率有极大的提升。但是想要放到到某个指定的块就必须从第一个块开始向下寻找，访问的速度较慢。
windows的上古时期使用的就是这种文件系统。
索引式文件系统
在UNIX时代，就已经实现了索引式的文件系统。它的原理是为一个文件的所有块建立一个索引表，索引表就是块地址数组，每个数组元素就是块的地址，第n个数组元素指向文件中的第n个块，这样访问任意一个块的时候，只需要从索引表中获得块地址就可以了。而且文件中的块依然可以分散到不连续的零散空间中。其结构如下图所示
索引表的索引结构称为inode，用来索引，跟踪一个文件的所有块。inode是文件索引结构组织形式的具体体现，一个文件就必须对应一个inode。
索引表本身要占用存储空间，如果文件很大时，块就比较多，索引表就会很大。UNIX为了解决这个问题，采用间接索引表来处理。
具体的做法是：每个索引表中有15个索引项，前12个索引项对应文件的12个块，他们是文件的直接块。若文件大于12块，就再建立一个新的块索引表，新索引表称为一级间接索引表，表中可容纳256个块地址，这个索引表也会占用一个物理块，老的索引表的第13个索引项就会指向这个索引表所在的物理块。通过一级间接索引表，文件最大可达到 12 + 256 = 268块。
如果文件超过268块的大小，就再建立二级间接索引表，此表中各个表项存储的是一级间接索引表，老的索引表中的第14个索引项就会指向这个二级间接索引表，此时的文件最大可到 268 + 256 * 256。如果块大小为4KB的话，大约可以表示257MB的文件。
如果任然不够用的话，就会建立三级间接索引表，让老索引表的第15个索引项指向这个三级间接索引表。此时能表示的文件大小大约是64GB。
inode的结构如图所示
目录与目录项
在磁盘上的文件系统中，没有用来专门表示目录的结构，磁盘上有的只是inode，inode是用于描述一个文件实体的数据块，至于数据块中记录的是什么，并不是有inode决定的。
既然磁盘上只有这一个结构，那么目录同样也是通过inode来表示的。inode是用来表示文件的，那么也可以说，目录也是文件的一种。
inode既可以表示普通文件，也可以表示目录，那么肯定要有一种方法来区分它到底是普通文件还是目录。这个就是通过inode中的数据块来区分的。
普通文件的inode的数据块是指向普通文件自己的数据的。
目录的inode的数据块是指向位于该目录下的目录项的。
不管是普通文件还是目录文件，它总会存在于某个目录中，所有的文件都位于根目录 / 之下。我们平时使用的 ls 命令就是目录项的外在表现
在目录项中会记录该文件的类型，是属于普通文件，还是属于一个目录。
下面是目录项的一个示意图
通过目录项便可以通过文件名找到文件对应的数据了。
首先通过文件名找到位于该目录项中对应的inode编号
然后通过通过这个inode编号在inode数组中找到该文件对应的inode
最后通过这个文件对应的inode找到该文件对应的数据。
超级块
在文件系统中，一个文件用一个inode表示，所有的inode组成了inode数组，这个inode数组存储在哪里，如何对其进行管理。文件系统中，哪些块被使用了，哪些块是空闲的，这些信息都需要记录，对这些数据进行统一管理和记录的数据结构叫做超级块。它的结构如图所示
超级块中的大部分数据都很好理解，里面的魔数是用来确定文件系统的标志的，用它来区别其他的文件系统。虽然对于我们这个简单的内核来说没什么意义，但是模仿就模仿到底，加上这个结构也不是很复杂。
超级块是文件系统基本信息的配置文件，它是在为分区创建文件系统时创建的，所有关于文件系统的基本信息都记录在超级块中，因此超级块的位置和大小是固定的，它被固定存储在各个分区的第2个扇区中，通常占用1扇区的大小。
这个kernel的文件系统模仿ext2文件系统实现，其文件系统的布局如图所示
