操作系统-文件系统读书笔记

文件系统读书笔记

文件是数据在磁盘中的表现形式，文件系统是操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构，它负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，当用户不再使用时撤销文件等，对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。

文件系统是操作系统的重要组成部分，是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；即在磁盘上组织文件的方法。也指用于存储文件的磁盘或分区，或文件系统种类。因此，可以说"我有2个文件系统"意思是他有2个分区，一个存文件，或他用"扩展文件系统"，意思是文件系统的种类。

文件系统在磁盘为空时，一个分区或磁盘在作为文件系统使用前，需要初始化，并将记录数据结构写到磁盘上。这个过程就叫建立文件系统。

文件系统的建立有很多的格式，常见格式有FAT、NTFS。 FAT又分为FAT16和FAT32。其中FAT16是自DOS、Windows 3.x以来广泛使用的硬盘分区格式，是传统的16位文件系统。它相对速度快， CPU资源耗用少，所以至今仍是各类机器硬盘常用的分区格式。而FAT32是Windows 95 OSR2版开始推出兼容16位的32位文件系统。单个硬盘的最大容量达到2TB （1TB=1024GB）。它支持长文件名。但是，采用fat32格式分区的磁盘，由于文件分配表的扩大，运行速度比采用fat16格式分区的硬盘要慢。NTFS具有FAT的所有基本功能，并提供了优于FAT和FAT 32文件系统的特点：更好的文件安全性和更大的磁盘压缩。

详细地了解某个操作系统的实际工作方式是非常困难的，因为大多数操作系统的源代码都是严格保密的。在以实际使用为目标的操作系统中，让任何人都可以自由获取系统源代码，无论目的是要了解、学习还是修改，这样的系统并不多。本论文的主题就是这些少数操作系统中的一个：Linux。Linux是一个性能稳定、功能强大、效率高的操作系统。它在功能特性方面与Unix系统相似，同时又具有多任务、多用户、多平台等若干特性。Linux的源代码是开放的，阅读Linux源代码,无疑是深入学习Linux的最好方法。

在Linux中普通文件和目录文件保存在称为块物理设备的磁盘或者磁带上。一套Linux 系统支持若干物理盘，每个物理盘可定义一个或者多个文件系统。（类比于微机磁盘分区）。每个文件系统由逻辑块的序列组成，一个逻辑盘空间一般划分为几个用途各不相同的部分，即引导块、超级块、inode区以及数据区等。引导块：在文件系统的开头，通常为一个扇区，其中存放引导程序，用于读入并启动操作系统；超级块：用于记录文件系统的管理信息。特定的文件系统定义了特定的超级块；inode区（索引节点）：一个文件或目录占据一个索引节点。第一个索引节点是该文件系统的根节点。利用根节点，可以把一个文件系统挂在另一个文件系统的非叶节点上；数据区：用于存放文件数据或者管理数据。

对文件系统而言文件仅是一系列可读写的数据块。文件系统并不需要了解数据块应该放置到物理介质上什么位置，这些都是设备驱动的任务。无论何时只要文件系统需要从包含它的块设备中读取信息或数据，它将请求底层的设备驱动读取一个基本块大小整数倍的数据块。EXT2 文件系统将它所使用的逻辑分区划分成数据块组。每个数据块组将那些对文件系统完整性最重要的信息复制出来, 同时将实际文件和目录看作信息与数据块。为了发生灾难性事件时文件系统的修复，这些复制非常有必要。