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1、第十一章文件系统实现(一)文件系统内容文件系统结构文件系统实现虚拟文件系统网络文件系统常用文件系统2文件系统在存储设备上组织文件的方法和数据结构操作系统中负责管理和存储文件信息的模块系统角度对存储设备的空间进行组织和分配负责文件检索、读写等操作目标：存取速度和存储空间效率用户角度提供按名存取的文件访问机制文件的组织管理目标：方便的文件存取机制文件系统的层次架构I/O控制设备驱动程序（Device Drivers）中断设备驱动程序控制I/O设备运行向硬件控制器发送专门控制命令操作系统通过设备驱动程序控制设备应用程序逻辑文件系统文件组织模块基本文件系统I/O控制控制设备文件系统的层次架构基本文件系
2、统物理块读写向设备驱动程序发送控制命令例如：read drive 1,cylinder 72,track 2,sector 10,into memory location 1060应用程序逻辑文件系统文件组织模块基本文件系统基本文件系统I/O控制设备文件系统的层次架构文件组织模块管理文件、逻辑块和物理块把文件的逻辑地址转换为物理地址管理空闲空间为文件分配物理块应用程序逻辑文件系统文件组织模块文件组织模块基本文件系统I/O控制控制设备文件系统的层次架构逻辑文件系统管理文件系统中的元数据除了文件数据外的所有结构数据文件按名存取文件目录组织管理把文件名转换为文件ID，文件句柄管理FCB存储保护应用程
3、序逻辑文件系统逻辑文件系统文件组织模块基本文件系统I/O控制控制设备文件系统实现-基本概念物理块（簇）物理块（簇）：一个或多个（2n）扇区组成，基本文件读写单位（物理）分区（物理）分区（Partition）：磁盘分割成若干个独立的空间，每个空间称为分区两大类分区：主分区和扩展分区主分区：能够安装操作系统的启动分区扩展分区：不能直接使用，必须分成若干逻辑分区卷卷（逻辑逻辑磁盘磁盘）（Volume）：磁盘上的逻辑分区，建立在物理分区上一般每个卷可以建立一个文件系统8典型文件系统文件系统实现两种文件系统磁盘文件系统内存文件系统磁盘文件系统结构引导控制块（Boot control block）：包含了
4、系统引导操作系统的各种信息，只有安装操作系统的分区才有UFS：引导块（Boot block）NTFS：分区引导扇区（Partition boot sector）分区控制块（Partition control block）：包含分区信息总的块数、空闲块数、块大小等信息UFS：超级块（superblock）NTFS：主控文件表（master file table）目录和FCB用户文件磁盘文件系统11磁盘结构UFSFATMBR分区表分区表主分区主分区分区分区2分区分区3分区分区4引导块引导块超级块超级块空闲区表空闲区表i-node根目录根目录文件文件引导区引导区FAT1FAT2根目录根目录文件文件内
5、存文件系统包括：分区表：所有安装分区信息目录缓冲结构：保存最近访问的目录信息系统打开文件表进程打开文件表文件操作需要用到内存文件系统目的：通过缓冲技术提高文件系统性能内存中文件系统结构虚拟文件系统（Virtual File System）目的：支持多个文件系统把多个文件系统整合成一个目录结构为用户屏蔽各个文件系统的差异虚拟文件系统(VFS)：提供了一种面向对象的方法来实现文件系统为不同类型的文件系统提供了接入VFS的接口为用户提供了统一的系统调用接口(API)虚拟文件系统15文件系统接口（File system interface）统一的应用程序访问文件的接口如：open，close，read
6、，write等VFS接口（VFS interface）为各类不同的文件系统定义VFS接口符合该接口的文件系统都可以接入VFS网络文件系统：NFS网络文件系统NFS（Network File System）用于通过LAN（或WAN）访问远程文件系统的软件系统的实现或规范好处：节省存储空间，实现共享CIFS通用Internet文件系统（Common Internet File System）在Windows主机之间进行网络文件共享CIFS 使用客户/服务器模式常用文件系统WindowsFAT（File Allocation Table）NTFS（New Technology File System）ReFS（Resilient File System)LinuxExt（Ext2、Ext3、Ext4）Mac OSHFS(Hierarchical File System)CDCDFS18