Chapter11:文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目錄實(shí)現(xiàn)分配方法空閑空間管理效率與性能恢復(fù)基于日志結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)文件結(jié)構(gòu)邏輯存儲單元相關(guān)信息的集合文件系統(tǒng)駐留在二級存儲器（磁盤）上。文件系統(tǒng)按層組織。文件控制塊(FCB)

－包含了文件的信息。分層設(shè)計(jì)的文件系統(tǒng)一個典型的文件控制塊內(nèi)存中文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下圖顯示了在操作系統(tǒng)中看到的文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖11-3(a)顯示了打開一個文件。圖11-3(b)顯示了讀文件。內(nèi)存中文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)虛擬文件系統(tǒng)虛擬文件系統(tǒng)(VFS)提供了一種面向?qū)ο蟮姆椒▉韺?shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)。VFS為不同類型的文件系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的系統(tǒng)調(diào)用接口(API)。API是VFS的接口，而不屬于某個特定類型的文件系統(tǒng)。虛擬文件系統(tǒng)示意圖目錄實(shí)現(xiàn)線性列表，存儲文件名和數(shù)據(jù)塊指針。編程簡單運(yùn)行費(fèi)時

哈希表－使用線性列表存儲哈希數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。降低目錄搜索時間沖突－兩個文件名哈希到相同的位置固定的大小分配方法一種分配方法指的是如何為文件分配磁盤塊：連續(xù)分配鏈接分配索引分配連續(xù)分配每個文件在磁盤上占用一組連續(xù)的塊。

簡單－僅需要起始塊號和長度。支持隨機(jī)訪問。浪費(fèi)空間（動態(tài)存儲分配的問題）。

文件不能增長。磁盤空間的連續(xù)分配基于擴(kuò)展(extent)的系統(tǒng)有些新的文件系統(tǒng)(I.e.VeritasFileSystem)采用了改進(jìn)的連續(xù)分配方案?；跀U(kuò)展的文件系統(tǒng)在某個范圍內(nèi)分配磁盤塊。一個擴(kuò)展是一組連續(xù)的磁盤塊。擴(kuò)展在文件分配時被分配。一個文件可能包含一個或多個范圍。鏈接分配每個文件是一個磁盤塊的鏈表；磁盤塊分布在磁盤的任何位置。pointerblock=鏈接分配（續(xù)）簡單－僅需要起始地址空閑空間管理系統(tǒng)－沒有浪費(fèi)的空間無法實(shí)現(xiàn)隨機(jī)訪問映射在用鏈表塊表示的文件中，被訪問的塊為第Q塊替換=R+1文件分配表(FAT)－用于MS-DOS和OS/2系統(tǒng)的磁盤空間分配。LA/511QR鏈接分配（續(xù)）文件分配表索引分配把所有的指針放在一起：索引塊。邏輯形式索引表索引分配的例子索引分配（續(xù)）需要索引表支持隨機(jī)訪問動態(tài)存取沒有外碎片，但索引塊的負(fù)擔(dān)較重。為了實(shí)現(xiàn)文件邏輯地址到物理地址的映射，一個256K的文件，每塊大小512字，需要1塊作為索引塊。LA/512QRQ=索引表中的替換塊R=替換塊索引分配－映射（續(xù)）無限長度文件的映射鏈接策略－把索引塊鏈接起來（沒有長度限制）。LA/(512x511)Q1R1Q1

=索引塊R1

isusedasfollows:R1/512Q2R2Q2=displacementintoblockofindextableR2displacementintoblockoffile:索引分配－映射（續(xù)）兩級索引(最大文件長度為5123)LA/(512x512)Q1R1Q1=displacementintoouter-indexR1isusedasfollows:R1/512Q2R2Q2=displacementintoblockofindextableR2displacementintoblockoffile:索引分配－映射（續(xù)）外層索引索引表文件聯(lián)合策略：UNIX（每塊4KB）空閑空間管理位向量（n塊）…012n-1bit[i]=0block[i]free1

block[i]occupied塊號計(jì)算(一個字的位數(shù))*(值為0的字?jǐn)?shù))+第一個值為1的偏移空閑空間管理（續(xù)）位圖需要額外的空間。例如 blocksize=212bytes disksize=230bytes(1gigabyte)

n=230/212=218bits(or32Kbytes)比較容易得到連續(xù)的文件鏈表（空閑空間表）得到連續(xù)空間難沒有浪費(fèi)的空間組計(jì)數(shù)空閑空間管理（續(xù)）需要保護(hù):指向空閑空間鏈表的指針位圖必須保存在磁盤上內(nèi)存中的拷貝可能與磁盤上不同。對block[i]不允許有下列情形發(fā)生：在內(nèi)存中bit[i]=1而在磁盤上bit[i]=0。磁盤上的值必須與內(nèi)存中的值一致。解決方案:在磁盤上設(shè)置bit[i]=1分配block[i]在內(nèi)存中設(shè)置bit[i]=1采用鏈接方式的磁盤空閑空間鏈表效率與性能效率取決于:磁盤分配和目錄管理算法保留在文件目錄結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)類型性能磁盤緩存－存在于內(nèi)存中的獨(dú)立區(qū)域，其中的數(shù)據(jù)頻繁被訪問。馬上釋放-預(yù)先讀?。瓋?yōu)化順序存取的技術(shù)。用于PC上的改善性能的方法：留出一塊內(nèi)存作為虛擬磁盤，或RAM磁盤。不同的磁盤緩存位置頁緩存使用虛擬內(nèi)存技術(shù)，將文件數(shù)據(jù)作為頁而不是塊來緩存。頁緩存實(shí)現(xiàn)緩沖緩存和內(nèi)存映像I/O的交互。緩沖緩存實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)I/O調(diào)用的交互。缺少統(tǒng)一緩沖緩存的I/O統(tǒng)一緩沖緩存統(tǒng)一緩沖緩存，內(nèi)存映射和I/O系統(tǒng)調(diào)用都使用同樣的頁緩存。恢復(fù)一致性檢查－將目錄結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與磁盤數(shù)據(jù)塊相比較，試圖糾正所發(fā)現(xiàn)的不一致利用系統(tǒng)程序?qū)⒋疟P數(shù)據(jù)備份到另一存儲設(shè)備，如軟盤、磁帶或光盤完全備份增量備份恢復(fù)丟失文件或整個磁盤時，只需要從備份中恢復(fù)就可以系統(tǒng)還原例子基于日志結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)以事務(wù)的方式記錄對系統(tǒng)的每一次更新所有的事務(wù)都會被寫入到日志中日志中的事務(wù)異步的被寫入文件系統(tǒng)。當(dāng)文件系統(tǒng)更新完成后，事務(wù)就可從日志中刪除。如果文件系統(tǒng)崩潰，所有留在日志中的事務(wù)都必須繼續(xù)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NFS)NFS：NetworkFileSystem用于通過LAN（或WAN）訪問遠(yuǎn)程文