操作系统清华大学版笔记（十二）文件系统，文件描述符，和文件

前篇见此 ： 操作系统清华大学版笔记（十一）死锁、银行家算法和进程间通信(直接通信、间接通信)

操作系统清华大学版笔记（十） 信号量、管程、条件互斥、经典同步问题（读者写者、哲学家问题)

文件系统和文件

12-1 基本概念：文件系统，块，文件描述符，目录，文件别名，文件系统的种类

文件系统的功能：
1. 分配文件磁盘空间：管理文件块，空闲空间，分配算法
2. 管理文件集合，定位，命名，分层文件系统，文件系统类型
3. 提供分层等保护，可靠性/持久性，保持文件的持久。

文件描述符—用整数代表f
必须先打开文件

f = opea(name , flag)
…
…= read(f,..)
…
close(f)

操作系统为每个进程维护一个打开文件表，一个打开文件描述符是这个表中的索引index
内核跟踪每个进程打开的文件，需要元数据来管理
文件指针，指向最近的一次读写位置，
文件打开计数，记录文件打开的次数，当最后一个进程关闭了文件时，允许将其从打开文件表中移除
文件磁盘位置：缓存数据访问信息
访问权限：每个程序访问模式信息

操作系统内部视角
块的集合（块是逻辑转换单元，而扇区是物理转换单元）
块大小 <> 扇区大小，在unix中块的大小是4kb

用户怎么访问文件
顺序访问—几乎所有访问都是这种方式
随机访问—从中间读写，更快速
基于特征访问—类似数据库，很少

文件内部的结构：应用系统打开复杂文件，但对操作系统该文件可能很简单
无结构：单词，比特的队列
简单记录结构：列，固定/可变长度
复杂结构：格式化文档（MS Word, PDF），可执行文件

多用户系统中的文件共享
访问控制：谁能获得哪些访问权限；访问模式：读、写、执行、删除，列举
文件访问控制列表（ACL）
<文件实体，权限>

unix模式
< root/admin, colleagues, others, read, write, execute >
不同用户层级有不同的权限和访问模式

多用户/客户如何同时访问共享文件
- 和过程同步算法相似
- 因磁盘I/O 和网络延迟而设计简单

unix文件系统UFS语义
- 对打开文件的写入内容立即对其他打开同一文件的其他用户可见
- 共享文件指针允许多用户同时读写

会话语义
- 写入内容只有当文件关闭时可见，类似一个会话

层次目录结构
类似树的结构
目录的操作：搜索，创建，删除，枚举，重命名，在文件系统中遍历一个路径
操作系统应该只允许内核模式修改目录，确保映射的完整性，应用程序能够读目录

类似一个集合，文件名的线性列表，或者HASH表等等

寻找文件：
名字解析，逻辑名字转换成物理资源
绝对路径—>依次查找—> 先读文件头，再读数据块，搜索子项，如此递归