论坛: 编程破解 标题: 文件系统（一） 复制本贴地址

作者: cimsxiyang [cimsxiyang]    版主

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文件系统 文件：具有一定名称的一组相关数据的集合 文件命名：可是理解为是一表识。有了它，user不必去关心file的特定的细节，如物理位置等。 文件结构：文件的数据和文件的属性     文件的数据大家都清楚，文件的属性如下：      1．文件名称      2．文件的内部表识      3．文件的物理位置      4．文件的拥有者      5．文件的权限      6．文件的类型      7．文件的长度      8．文件的时间 文件分类    按照用途分：系统文件，库文件（动态连接库，静态连接库），用户文件    按照性质分：普通文件，目录文件，特殊文件    按照保护级别分：r,w,x,等    按照数据形式分：源文件，目标文件，可执行文件 文件存取    顺序访问，随机访问，索引访问 文件操作    对文件自身操作（open,close,read,write….）    对记录的操作(delete,find ,insert…..)    这里澄清二个概念：     删除：先清空该记录的目录项（记录了文件属性），释放空间。是创建文件的逆过程     截断：将文件的长度设为0。 文件结构     指文件的组织形式：逻辑结构，物理结构（存储结构） 文件实现： 空间分配策略      连续空间分配      链接空间分配      索引空间分配      组合空间分配     前三种都比较简单，我们来看一下组合空间分配（广泛用于unix）      这里涉及到一个概念I节点（inode），i节点用来描述一个文件的物理位置，他包括除了名字外的一个文件的所有信息，名字与i节点数目一起存在目录中，目录项包括文件名和文件的i节点数目。 i节点包括几个数据块的数目，用于存储文件的数据。 i节点中只有少量数据块数的空间，如果需要更多，会动态分配指向数据块的指针空间。这些动态分配的块是间接块；为了找到数据块，这名字指出它必须先找到间接块的号码。I节点共有15个指针可以用来分配，前12个指向可以直接access的block, 最后三个指针有点特殊，一般用不到，是指向间接块的。 为了提高文件的操作的速度等，unix使用了缓冲的概念，系统还将磁盘上的inode读进内存。 需要特别指出的是文件存在多重链接.        空闲空间的管理 文件系统必须随时掌握磁盘空闲空间的情况，因为要实现删除文件后得到的空闲空间    的再分配。 方法： 1． 空间块位示图 由位图和位矢量来实现，每个block由1位来表示，如果该bolck，则该位为1，否则为0  。优点：简单，寻找n个连续的空间块很高效，缺点：耗内存 2． 空间块链表 通过链表指针将空闲块连接在一起 优点：消耗内存小 缺点：遍列效率低 ……….. 目录 上面已经多次提到目录，目录最基本的功能就是通过文件名可以快速方便的获取文件的信息（上面所说的文件属性） 图(目录和索引节点之间的关系)： 目录是一个列表文件名，其他文件的相关节点号以及目录名的文件集合。每个文件有单一的信息节点，一个目录实际上也是一张表，每个目录输入项由文件名和信息节点号组成，信息节点号是节点表的偏移量。目录项构成：文件名，索引节点号，文件名长度，目录项长度。 从这个图我们也可以看出，文件是可以有多重连接的，举个例子：假如我的姓名叫A，那么 大家叫A是指我，叫夕阳也是指我，或者同事叫小A，也是指我。 图（目录项布局）       目录项内容包括索引节点编号, 目录项名称长度以及名称本身     在上图中i1就是索引节点号，15是目录项的长度，file是名称。 图（文件的定位） 该图讲述的是系统怎样一步一步的定位/usr/WeiYM/nbox的。 这里补充一下：对于绝对路径：根目录----路径名的下一个分量的inode----block               对于相对路径：当前目录中寻找下一个分量的inode--------block 目录结构     单级目录。       优点：简单。：）       缺点：文件不可以重名（因为是一个目录），查找速度慢。     二级目录      多用户的情况下，把用户作为第一级目录，这样对同一个用户来说，文件仍然不可以重名。     多级层次目录     二级目录的推广，解决了文件重名的缺陷，但是，却不直接支持实现文件or目录的共享。     无环结构目录       多级目录的推广，解决了文件共享问题，但是实现比较困难。为什么？大家可以想想，这样一来，一个文件不是有多个绝对路径了吗？那么，我想delete这个文件不就要把所有的链接都被删除时，文件才会真正的删除掉了吗？问题还不止这些。譬如说，不可以出现环。等等…….有兴趣者可以自己专门研究一下。    图状目录结构        是在无环的基础上形成的。此结构实现目录的遍列and删除时也有可能出现问题，当然可以通过一些措施来解决，如：垃圾收集的机制来解决delete的问题。 目录的操作（unix）     目录创建：在外部存储介质中创建一个目录文件以备存取文件属性的信息。     目录删除：只有目录为空时，才能将其删除。     目录检索：find顺序：文件名------得到文件属性-------得到物理位置----（可选项）启动磁盘驱动-------将所需要的文件读入memory     目录打开：if 目录不在memory中 then 从外存中open，并且读入相应的目录文件。     目录关闭：while 目录使用结束，关闭目录to释放内存空间。 目录的实现      线形表算法          简单，可是很消耗时间，系统的开销比较大。      hash表算法          目录项存储在一个HASH表中，进行目录find时，由目录名计算出一个hash值，然后得到一个指向表中文件的指针。Unix使用。      B+树算法（NTFS采用） 呵呵，到现在还没有说文件系统的概念    文件系统的概念：操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的方法和数据结构 看完了上面的分析和基础知识，理解文件系统好一点了吗？ 文件系统里面还有很多的东西，譬如说，虚拟文件系统（VFS），各种文件系统（FAT12，FAT16，FAT32，NTFS，EXT2,等），安全性，可恢复性，等。当然还有具体的算法描述，我正在写。。。 欢迎大家给出意见。

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