45、UNIX文件系统数据结构访问详解

UNIX文件系统数据结构访问详解

1. 文件系统数据读取概述

在某些操作中，直接读取磁盘来访问文件系统比通过操作系统内核更有优势，常见的如文件系统备份。这样做的主要原因是速度快，直接读取磁盘能显著提升效率，而且这也是读取含“空洞”文件并仅获取实际使用磁盘块的唯一方法。

不过，直接读取磁盘操作复杂。程序需要了解磁盘上文件系统数据结构的布局，正确解读一些“私有”信息。由于该操作绕过了所有安全机制（如文件所有权和权限位），通常只有超级用户才能执行（通过设置文件系统的块和字符特殊设备的所有权和权限）。

多年来，出现了两种常见的磁盘文件系统：由Ken Thompson和Dennis Ritchie发明的原始文件系统，以及由Kirk McKusick、Bill Joy、Sam Leffler和Robert Fabry开发的伯克利快速文件系统。在SVR4中，两种文件系统都受支持，原始文件系统（略有修改）称为“System V文件系统”，快速文件系统称为“UNIX文件系统”。Solaris 2.x仅支持快速文件系统（“UNIX文件系统”），已移除对“System V文件系统”的支持。这里主要讨论快速文件系统，它更为流行，尽管部分讨论也适用于旧文件系统，但细节有所不同（一般来说，旧文件系统实现更简单，但效率低很多）。

需要注意的是，Silicon Graphics使用自己的文件系统格式，即扩展文件系统（EFS），它与本文描述的UFS文件系统有相似之处，但也存在差异。

2. 磁盘术语

要理解文件系统在磁盘上的布局，需先了解磁盘驱动器的工作原理。

磁盘驱动器包含一个或多个盘片，数据存储在盘片上。每个盘片是中间有孔的圆形