一、文件系统结构

磁盘的逻辑单元为块，内存和磁盘之间的I/O传输以块为单位执行。
磁盘的特点
1可以原地重写，可以从磁盘上读一块儿，修改该块，并将它写回到原来的位置
可以直接访问磁盘上的任意一块。因此，可以方便地按顺序或随机访问文件
文件系统需要提供高效快捷磁盘访问，以便轻松存储、定位、提取数据。即存储文件、访问文件
文件系统有两个不同的设计问题
访问问题：如何定义文件系统对用户的接口
存储问题：创建数据结构和算法，把逻辑文件系统映射到物理外存设备
文件系统本身通常由许多不同层组成。每层实际利用更低层功能，创建新的功能，以用于更高层的服务。

设备驱动程序可以作为翻译器，他的输入作为高级指令，输出由底层的、硬件特定指令组成。
基础文件系统只需向适当设备驱动程序发送命令。
逻辑文件系统通过文件控制块维护文件结构。
文件控制块（FCB）包含有关文件的信息，包括所有者、权限、文件内容的位置等。
大多数操作系统支持多种不同的文件系统，举例：
二、文件系统实现1.概述
在磁盘上，文件系统包括的信息有
如何启动存储在那里操作系统
总的块数
空闲块的数目和位置
目录结构
各个具体文件 等
上述许多结构会在之后详细讲述。这里简述如下：
内存中的信息用于管理文件系统并通过缓存来提高性能，这些数据在安装文件装系统时被加载，在文件系统操作期间被更新，在卸载是被卸载。这些结构类型包括：
每个进程的打开文件表：包括一个指向系统的打开文件表中合适条目的指针和其他信息
整个系统的打开文件表：包括每个打开文件的FCB副本和其他信息
创建一个新文件
应用程序调用逻辑文件系统。逻辑文件系统指导目录结构的格式，它会分配一个新的FCB
系统将相应的目录信息读入内存
更新目录结构和FCB
将结果写回磁盘
一旦文件被创建，就能用于I/O，不过，首先他要被打开。系统调用open()将文件名传到逻辑文件系统，系统调用open()：
首先搜索整个系统的打开文件表，查看是否已经被打开，如果是，则在该进程的打开文件表创建一个条目，并指向现有整个系统的打开文件表。
否则，根据文件名搜索目录结构
找到后，它的FCB会复制到内存的整个系统的开放文件表中（该表还存放着打开该文件的进程数量） ，接下来，在该进程的打开文件表创建一个条目，并指向现有整个系统的打开文件表。
Open() 返回值：文件描述符是一个非负整数。它是一进程打开文件表的索引值，指向系统范围内打开文件表相应条目


2.虚拟文件系统
操作系统如何才能将多个类型的文件系统集成到目录结构中？用户如何在访问文件系统空间时，可以无缝地在文件系统类型间迁移？大多数操作系统采用面向对象的技术来简化、组织、模块化实现。
数据结构和程序用于隔离基本的操作系统调用的功能与实现细节。因此，文件系统的实现有三个主要层构成。
第一层为文件系统接口。
第二层为虚拟文件系统（VFS），把文件系统的通用操作和具体实现分开，虚拟文件系统提供了在唯一标识一个文件的机制。VFS基于vnode 的文件表示结构，它包含了一个数值标识符来唯一表示网络上的一个文件。
VFS能区分不同本地文件系统
VFS能区分本地文件系统和远程文件系统


三、目录实现1.线性列表
采用文件名称和数据块指针的线性列表
2.哈希表
哈希表根据文件名得到一个值，并返回一个指向线性列表中元素的指针
四、磁盘空间的分配方法1.连续分配
每个文件在磁盘上占有一组连续的块。文件的连续分配可以用文件第一块的磁盘地址和连续块的数量（即长度）来定义

连续分配支持顺序访问和直接访问
问题：当文件需要扩展，文件大小变大时会无法扩展
解决：找更大的连续空间，复制过去
基于扩展的连续分配方案用以下参数来定义文件
开始地址
块儿数
指向下一个扩展块儿的指针（扩展块儿可以是多个）
定义格式：
文件【开始地址，块儿数，指向下一个扩展块的指针】
2.链接分配
每个文件是磁盘块儿的链表，磁盘块分布在磁盘的任何地方，文件有起始块和结束块来定义
定义格式：【起始块，结束块】
同时，每个磁盘块都有指向下一个磁盘块的地址。

优点：没有磁盘空间浪费
缺点：
不支持文件的直接访问