现代操作系统——文件系统

一个文件系统具备三个基本要素：能够储存大量信息、使用信息的进程终止时，信息依然纯在、能够让多个进程并发存取有关信息，一个文件结构可以有多种形式：字节序列（Windows和Unix系统），记录序列，树。文件类型中的普通类型有ASCII文件和二进制文件。

1.文件系统的实现

文件系统的布局：文件系统放在磁盘上，多数磁盘划分为一个或者多个分区，每个分区中有一个独立的文件系统。磁盘的0号扇区称为主引导记录（MBR），在MBR的结尾是分区表，记录每个分区的起始和结束地址。在计算机被引导时，BIOS读入并执行MBR，MBR做的第一件事就是确定活动分区，读入第一块，称为引导块，执行。除了引导块，还有超级块和空闲块，后面是i结点，然后是根目录，最后是其他文件和目录。
文件的实现：1.连续分配，2.链表分配3.在内存中采用表的链表分配4，i节点
1.连续分配：每个文件作为一连串连续的数据块储存，由于每个文件都是从新的开始，所以这样会浪费一些空间。这样会造成磁盘浪费，磁盘零碎等现象
2.链表分配：为每个文件构造一个磁盘块链表，每个块的第一个字作为指向下一个块的指针，其他部分存放数据。
3.在内存中采用表的链表分配：取出每个磁盘块的指针，放入一个内存表中。这个表称为文件分配表（FAT）。

4.i节点：i节点是一种数据结构包含文件属性和文件块的地址。这样做就可以只有对应文件打开时，i节点才会在内存里面。
日志结构文件系统（LFS）：先把所有的写操作最初都缓存在内存中，然后周期性的把所有已缓存的写作为一个单独的段，在日志的末尾处写入磁盘，要打开文件，先在i节点图中找到I节点，一旦定位后就可以找到相应的块地址，所有的块都放在段中，最后设置一个清理线程，周期性的磁盘压缩。

2.文件系统管理和优化

磁盘空间管理：分配连续空间或者分成多个连续的块，块大小的选择：分块小利用率高但时间长，现在一般是64kb的大小块。
记录空闲块：位图和磁盘块链表
文件系统的一致性：很多文件系统在读取磁盘块，进行修改后，再写回磁盘中，系统出现了崩溃，则文件系统可能处于不一致状态。所以Unix（fsck）和Windows（scandisk）都有在重启系统的时候检查文件系统是否一致，分别检查块的一致性和文件的一致性。
文件系统性能的提升：高速缓存，块提前读，减少磁盘臂运动。