【学习笔记】文件系统结构 二

4.2  磁盘文件的存储

UNIX文件系统的存储通过目录和文件系统结构共同完成，其中前者存储了文件的层次结构，后者存储了文件的位置与内容。

 

1目录文件

在UNIX中，目录是一种特殊的文件，它的内容是一系列的目录项，每个目录项由该目录下的一个文件名及此文件占用的i节点编号两部分组成。可以通过”ls –ai”命令查看各目录项内容。

目录搭建了一个树状文件结构体系，并且记录了文件名称和i节点之间的对应关系，从而在文件名与文件属性，内容之间架起了一座桥梁。

 

2磁盘文件

文件系统通过目录记载文件名称及其对应的i节点编号，通过i节点记录文件的信息与内容。事实上，i节点直接记录的只是文件的属性，文件的具体内容存储在数据区的数据块中，i节点中仅保留了一个”磁盘地址表”来记录文件内容存储的位置。

“磁盘地址表”由13个块号组成，每个块号占用4个字节，代表了数据区的一个数据块编号。

 

 

UNIX文件系统采用三级索引结构存储文件，它把”磁盘地址表”分为直接索引地址，一级间接索引地址，二级间接索引地址和三级间接索引地址四个部分。

UNIX文件存储方式复杂，在处理大文件时，由于间接索引的存在，导致磁盘利用率低，数据寻址速度慢，但是在处理小文件时却非常便利，长度不高于10K的文件可以直接寻址，实际上，统计数据表明，在UNIX中，80%为小文件，20%为大文件，其中85%的文件小于8K，48%的文件小于1KB,只有1%的文件为超大文件。

 

 

3链接文件

链接文件分为硬链接文件和符号链接文件。创建文件的硬链接并不占用额外的磁盘块，它在目录文件中增加一个目录项。登记了文件名和被链接文件的i节点号，再将i节点中di_nlink（文件链接数）字段值加1即可。链接文件是原文件的另外一个访问路径，二者指向同一块磁盘区域，因此，通过硬链接更改文件，就是更改原文件本身。

在执行删除文件操作时，文件系统将i节点di_nlink字段减1，只有当值为0时，即没有任何链接指向该节点时，才真正从磁盘上删除文件。

硬链接只能在文件系统内实现，当跨越文件系统链接时，需要创建符号链接，符号链接又名软链接，它类似于window中的快捷方式，本身是占用磁盘块的文件，内容上记录了一个指向目标文件的链接，访问时操作系统先读取此链接再读取目标文件。

 

 

4磁盘文件读取工作原理

下面，我们以命令”cat T1.c”执行过程为例

步骤一：在当前目录文件中查找文件T1.c及对应的i节点编号，假设为1109

步骤二:在i节点表中读取第1109号节点

步骤三：读取i节点中文件属性，访问权限等信息。

步骤四：读取i节点中磁盘地址表，按照三级索引规则在数据区读取文件内容。