文件系统
内容比较多，老师讲得比较浅。
1. 基本概念
- 文件系统和文件
- 文件系统：一种用于持久性存储的系统抽象
- 文件：文件系统中一个单元的相关数据在操作系统中抽象
- 文件系统的功能：
- 分配文件磁盘空间（管理文件块；管理空闲空间；分配算法）
- 管理文件集合（定位；命名；最常见的是分层文件系统）
- 提供便利及特征（保护；可靠性/持久性）
- 文件和块：文件属性，存储在文件块中，表示文件的表征属性
- 文件描述符：【内容较多，只记录部分】（用户角度）需要元数据数据来管理打开文件
- 文件指针：指向最近的一次读写文职，每个打开了这个文件的进程都这个指针
- 文件打开计数：记录文件打开的次数。当最后一个进程关闭了文件时，允许将其从打开文件表中移除
- 文件磁盘位置：缓存数据访问信息
- 访问权限：每个程序访问模式信息
- 目录
- 文件以目录的方式组织起来。目录是一类特殊的文件。早期的文件系统是扁平的，只有一层目录。采用目录可以建立层次结构。目录是文件名的线性表，包含了指向数据块的指针。
- 典型操作：搜索、拆功能键、删除、重命名文件；枚举目录；在文件系统中遍历一个路径。
- 操作系统应该只允许内核模式修改目录：确保映射的完整性；应用系统可以读目录（例如ls）
- 文件别名
- 多个文件名关联同一个文件。有两种实现方式：硬链接（多个文件项指向一个文件）；软链接（以“快捷方式”指向其他文件）。
- 文件系统种类
- 磁盘文件系统
- 数据库文件系统
- 日志文件系统
- 网络/分布式文件系统
- 特殊/虚拟文件系统
2. 虚拟文件系统
- 目的：将复杂的不同类型的系统抽象，通过建立虚拟文件系统，提供文件系统API，屏蔽底层系统的差异性，使得系统应用层面更广。
- 功能：
- 提供相同的文件和文件系统接口
- 管理所有文件和文件系统关联的数据结构
- 高效查询例程，遍历文件系统
- 与特定文件系统模块的交互
- 基本文件系统包括：卷控制块 superblock；文件控制块 vnode/inode；目录节点 dentry
3. 数据缓存
- 数据块按需读入内存
- 数据块使用后被缓存
- 两种数据块缓存方式
- 普通缓冲区缓存
- 页缓存：统一缓存数据块和内存页
4. 打开文件的数据结构
存在锁机制
5. 文件分配
对文件的管理。即如何为一个文件分配数据块
分配方式
- 连续分配
- 链式分配
- 索引分配
指标：
- 高效：如存储利用
- 表现：如访问速度
6. 空闲空间列表
主要体现在磁盘管理。用位图/链式管理空闲空间。
7. 多次盘管理 - RAID
通常磁盘通过分区来最大限度减小寻道时间。
文件系统由分区组成。分区即为硬件磁盘的一种适合操作系统指定格式的划分
卷：一个拥有一个文件系统实例的可访问的存储空间，通常常驻在磁盘的单个分区上。
使用多个并行磁盘来增加吞吐量，通过冗余的方式提高可靠性和可用性。由此产生 冗余磁盘阵列RAID的概念。
8. 磁盘调度
算法与进程调度相似，执行对象为磁盘检索。
电梯算法、SSTF\SCAN\CSCAN\FSCAN\N-Step-SCAN等算法