5万字、97 张图总结操作系统核心知识点 (18)

不同文件中管理目录的系统调用的差别比管理文件的系统调用差别大。为了了解这些系统调用有哪些以及它们怎样工作,下面给出一个例子(取自 UNIX)。

Create,创建目录,除了目录项 . 和 .. 外,目录内容为空。

Delete,删除目录,只有空目录可以删除。只包含 . 和 .. 的目录被认为是空目录,这两个目录项通常不能删除

opendir,目录内容可被读取。例如,未列出目录中的全部文件,程序必须先打开该目录,然后读其中全部文件的文件名。与打开和读文件相同,在读目录前,必须先打开文件。

closedir,读目录结束后,应该关闭目录用于释放内部表空间。

readdir,系统调用 readdir 返回打开目录的下一个目录项。以前也采用 read 系统调用来读取目录,但是这种方法有一个缺点:程序员必须了解和处理目录的内部结构。相反,不论采用哪一种目录结构,readdir 总是以标准格式返回一个目录项。

rename,在很多方面目录和文件都相似。文件可以更换名称,目录也可以。

link,链接技术允许在多个目录中出现同一个文件。这个系统调用指定一个存在的文件和一个路径名,并建立从该文件到路径所指名字的链接。这样,可以在多个目录中出现同一个文件。有时也被称为硬链接(hard link)。

unlink,删除目录项。如果被解除链接的文件只出现在一个目录中,则将它从文件中删除。如果它出现在多个目录中,则只删除指定路径名的链接,依然保留其他路径名的链接。在 UNIX 中,用于删除文件的系统调用就是 unlink。

文件系统的实现 文件系统布局

文件系统存储在磁盘中。大部分的磁盘能够划分出一到多个分区,叫做磁盘分区(disk partitioning) 或者是磁盘分片(disk slicing)。每个分区都有独立的文件系统,每块分区的文件系统可以不同。磁盘的 0 号分区称为 主引导记录(Master Boot Record, MBR),用来引导(boot) 计算机。在 MBR 的结尾是分区表(partition table)。每个分区表给出每个分区由开始到结束的地址。

当计算机开始引 boot 时,BIOS 读入并执行 MBR。

引导块

MBR 做的第一件事就是确定活动分区,读入它的第一个块,称为引导块(boot block) 并执行。引导块中的程序将加载分区中的操作系统。为了一致性,每个分区都会从引导块开始,即使引导块不包含操作系统。引导块占据文件系统的前 4096 个字节,从磁盘上的字节偏移量 0 开始。引导块可用于启动操作系统。

除了从引导块开始之外,磁盘分区的布局是随着文件系统的不同而变化的。通常文件系统会包含一些属性,如下

5万字、97 张图总结操作系统核心知识点

​ 文件系统布局

超级块

紧跟在引导块后面的是 超级块(Superblock),超级块 的大小为 4096 字节,从磁盘上的字节偏移 4096 开始。超级块包含文件系统的所有关键参数

文件系统的大小

文件系统中的数据块数

指示文件系统状态的标志

分配组大小

在计算机启动或者文件系统首次使用时,超级块会被读入内存。

空闲空间块

接着是文件系统中空闲块的信息,例如,可以用位图或者指针列表的形式给出。

BitMap 位图或者 Bit vector 位向量

位图或位向量是一系列位或位的集合,其中每个位对应一个磁盘块,该位可以采用两个值:0和1,0表示已分配该块,而1表示一个空闲块。下图中的磁盘上给定的磁盘块实例(分配了绿色块)可以用16位的位图表示为:0000111000000110。

5万字、97 张图总结操作系统核心知识点

使用链表进行管理

在这种方法中,空闲磁盘块链接在一起,即一个空闲块包含指向下一个空闲块的指针。第一个磁盘块的块号存储在磁盘上的单独位置,也缓存在内存中。

5万字、97 张图总结操作系统核心知识点

碎片

这里不得不提一个叫做碎片(fragment)的概念,也称为片段。一般零散的单个数据通常称为片段。 磁盘块可以进一步分为固定大小的分配单元,片段只是在驱动器上彼此不相邻的文件片段。

inode

然后在后面是一个 inode(index node),也称作索引节点。它是一个数组的结构,每个文件有一个 inode,inode 非常重要,它说明了文件的方方面面。每个索引节点都存储对象数据的属性和磁盘块位置

有一种简单的方法可以找到它们 ls -lai 命令。让我们看一下根文件系统:

内容版权声明:除非注明,否则皆为本站原创文章。

转载注明出处:https://www.heiqu.com/wpswxs.html