file - 文件系统实现中的基本概念

Question

我不清楚文件系统的实现。具体来说(操作系统 - Tannenbaum(第 3 版)，第 275 页)指出“每个 block 的第一个字用作指向下一个字的指针。 block 的其余部分是数据”。

谁能在这里向我解释一下部门的层次结构？就像，每个磁盘分区都包含 block ， block 包含单词？等等……

Answer 1

我面前没有这本书，但我怀疑引用的句子并不是真正在谈论文件、目录或其他文件系统结构。 (请注意，分区通常不是文件系统概念)。我认为您引用的句子实际上只是指出了有关存储在磁盘 block 中的数据结构如何链接在一起的内容。它的意思就是它所说的。每个 block (通常为 4k，但可能只有 512B)看起来非常粗略如下:

+------------------+------------- . . . . --------------+
| next blk pointer | another 4k - 4 or 8 bytes of stuff |
+------------------+------------- . . . . --------------+

下一个 block 指针之后的内容取决于该特定 block 中存储的内容。仅从给出的句子中，我无法判断代码是如何计算出来的。

关于文件系统结构:

• disk 是 sectors 的数组，大小几乎总是 512B。在内部，磁盘是由盘片构成的，这些盘片是被锈迹覆盖的旋转盘状物体，每个盘片被分成许多同心的轨道。但是，ATA 或 SCSI 磁盘接口(interface)硬件对操作系统完全隐藏了这些细节。
• 操作系统将 sectors 数组划分为 partitions。分区是连续的扇区范围，分区不重叠。 (事实上​​，这在某些操作系统上是允许的，但想想就令人困惑。)
• 因此，partition 也是 sectors 的数组。

到目前为止，文件系统还没有真正出现。大多数文件系统都构建在一个分区内。文件系统通常有以下几个概念。 (我使用的名称是来自 unix 传统的名称，但其他操作系统也会有类似的想法。)

• 在分区的某个固定位置是 super block 。 super block 是所有文件系统数据结构的根，包含足够的信息来指向所有其他实体。 (事实上​​，作为一种简单的容错形式，通常有多个 super block 分散在分区中。)

• 文件系统的基本概念是inode，即“eye-node”。 inode 代表构成文件系统的各种类型的对象，最重要的是普通文件和目录。一个 inode 可能是它自己的 block ，但某些文件系统将多个 inode 打包到一个 block 中。 inode 可以指向一组构成文件或目录实际内容的数据 block 。如何在磁盘上组织和索引文件的数据 block 是文件系统的关键任务之一。对于目录，数据 block 保存目录中包含的文件和子目录的信息，而对于普通文件，数据 block 保存文件的内容。

• 数据 block 是分区上的大部分 block 。一些被分配给各种inode(即，目录和文件)，而另一些则是免费的。另一个关键的文件系统任务是在数据写入文件时分配空闲数据 block ，并在文件被截断或删除时从文件中释放数据 block 。

所有这些概念都有很多变体，而且我敢肯定，在某些文件系统中，我上面所说的与现实不太相符。但是，通过上述内容，您应该能够了解文件系统如何完成其​​工作，并至少了解您在任何特定文件系统中遇到的差异。