操作系统: 文件系统

• 文件是操作系统在外部持久性存储设备上存储信息的基本单位
• 文件的逻辑结构：
  • 流式文件(无结构)：在OS中看作字节流或字符流，通常用于OS支持的文件系统中
  • 记录式文件(有结构)：由固定格式的记录组成，通常用于DBMS中 记录的存储方式有：
    • 顺序逻辑结构：文件中的连续记录即为文件的内容
    • 索引逻辑结构：用一个顺序文件作为索引文件，对记录进行索引
    • 索引顺序逻辑结构：用一个顺序文件作为索引文件，对记录组进行索引；每个记录组内顺序查找
• 文件的访问模式：
  • 顺序访问：如编译器访问代码文件，磁带、磁盘均支持
  • 直接访问(随机访问)：可按地址直接访问文件内数据，磁盘支持
  • 索引访问：
• 磁盘分区结构：
  • MBR(Master Boost Record，主引导记录)
  • GPT(GUID Partition Table，全局唯一标识分区表)
• 文件系统：
  • FAT
  • NTFS(New Technology FS)
  • EXT
• 文件的目录结构：文件/目录是按名访问的
  • 一级目录结构：仅用一个线性表存储文件的属性，多个文件容易重名
  • 二级目录结构：第一级为主文件目录(每个目录项为第二级目录的索引)，第二级为用户的文件目录，用户仅能查看自己的文件目录 解决多个用户协作时文件的私有性问题和文件名混乱问题 但单个用户的文件仍容易重名、过多
  • 树形目录结构：每个目录可包含多个子目录
  • 非循环图目录结构：不同目录的目录项允许指向同一文件/目录，但整体目录结构无环
• 文件系统设计：
  • 分区/目录/文件的存储(核心问题)：
    • 磁盘数据结构：保证文件系统数据在断点后仍完整保存
      • BCB(Boot Control Block，启动控制块)：包含加载FS的代码
      • 分区控制块(例如Superblock超级块)：包含分区信息、文件系统的元信息
      • FCB(文件控制块)：存储文件/目录的元信息
      • 文件的具体数据
    • 内存数据结构：为了提速
      • 文件系统加载表(fstab)：将超级块信息读入内存
      • 目录缓存：将常用目录项读入内存，加快路径解析速度
      • 全系统打开文件表
      • 进程打开文件表
  • 目录实现：