操作系统-课堂笔记-文件系统（南航）

最新推荐文章于 2022-05-28 12:57:07 发布

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#Linux #操作系统 #文件系统 #课堂笔记

本文深入探讨了文件系统的工作原理，从文件名的限制、扩展名的作用到文件类型的分类。重点介绍了文件的实现方式，包括连续分配、隐式链接、显式链接（FAT）和索引分配。通过分析各种分配方法的优缺点，展示了文件系统从磁盘抽象到多级目录结构的发展历程。同时，文章提到了文件共享的两种方式，并简述了日志文件系统在错误恢复中的重要性。

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文件系统

文件系统

引言

我们以探究式的方式来讲解文件系统：

从零开始，提出最基本的需求，设计最基本版本的文件系统。
然后不断迭代，从而引出现代操作系统使用的文件系统。

首先思考下什么是文件？

首先，文件是用来保存数据的，那么数据保存在了哪里呢？
保存在了磁盘中
即文件和磁盘是有关的，那么两者是什么关系呢？
文件是操作系统对磁盘（一级永久性存储介质）的抽象

为什么要讲文件以及磁盘的关系呢？

我们说文件是对磁盘的抽象
其实是一种底层思维，磁盘的基本属性是保存信息、数据
那么提供一个抽象层或多个抽象层的目的是方便使用
同理，我们在各个领域遇到这种情况也可以借鉴这里的思路：提供一层或多层抽象，从而由不易使用到容易使用

以同样的思路来思考问题：

进程是什么的抽象？
地址空间呢？

进程是对CPU的抽象：这样说可能有点笼统，但是思考下：进程是用来做计算任务的，那么CPU呢？CPU也是做计算的。

地址空间是对物理内存的抽象：对物理内存最简单的理解就是从0顺序编号，经过基层抽象和改进后形成了虚拟地址空间的抽象层。

文件系统需要做什么工作？

下面会讨论几个问题，主要围绕着文件系统需要实现哪些功能，方便我们设计文件系统。

1.关于文件名的限制：

为什么文件名中不能有上述字符？作为程序员我们要能真正的回答这个问题，而不是这样的答案：国际规定、方便管理、这是要求，像样的回答最起码应该是：
- 以上字符可能在别处使用过了，那么到底在哪里使用过了呢？
- \：这个字符熟悉嘛？Windows下文件路径分隔符，如果文件名里用了，那么造成了歧义，我们看到路径不禁怀疑，这到底是个路径还是个文件呢？
- /：这个有些历史原因，该字符是DOS界面的指令标识符，如果使用，会造成指令和文件名的混乱
- :：冒号在Windows下是用来指定盘符的，不能使用的原因同上
- *：熟悉正则表达式的应该知道，该字符是用来模糊匹配的，称为通配符
- ?：同上，也是通配符
- "：双引号为什么不能使用呢？做开发熟悉的童鞋可能知道，在cmd里参数之间要加空格，那么如果文件名里有空格怎么办？将文件名用双引号引起来就好了，所以双引号不能额出现在文件名里！
- < >：同样需要一些额外的知识才能理解，在Linux里的重定向使用的是<和>
- |：同样需要一些额外的知识，该符号是管道符，做过操作系统相关实验的同学应该比较容易了解

现在明白了叭，原来Windows的要求都是有据可循的，不是平白无故的要求。

2.文件扩展名有哪些

Windows下有哪些扩展名？

.exe, .c, .cpp, .gif, .html, .jpg等等，这些扩展名有什么用呢？做个小实验就明白了
首先我有一张图片：
Windows直接给了我一个缩略图，而且双击可打开。
然后我修改它的扩展名为.jp：
发现了吗？缩略图没了，然后我再双击：
出现了这个鬼东西

做了上面的实验后，思考这些扩展名有什么用呢？

图片的扩展名是.jpg的时候，双击直接可以打开，也就是说Windows知道.jpg文件需要用哪个应用程序打开
但是当扩展名被修改成.jp的时候，双击就不行了，Windows说让我找新应用
所以说：扩展名在Windows下的作用是用来标识文件的打开方式
在Unix上，系统对扩展名不做要求，扩展名仅仅用来帮助用户和应用程序识别文件，比如一个常用的操作ubuntu还原之前先备份：cp source.list source.list.back, 目的文件名的后缀名很随意吧！vim source.list.back照样可以打开的！