文件系统概述

本文详细介绍了文件系统的概念,包括术语、模型和关键概念,如文件系统、inode、缓存、I/O操作和预取策略。讨论了文件系统的性能指标,如吞吐量、延时以及内存映射文件和非阻塞I/O。还涵盖了元数据、物理与逻辑I/O的区别,以及临时文件系统和访问时间戳的影响。文件系统如何通过缓存和预取优化读写性能,以及面临的挑战,如碎片化和缓存管理。

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术语
  • 文件系统:一种把数据组织成文件和目录的存储方式,提供基于文件的存取接口,通过文件权限控制访问。另外还包括一些表示设备、套接字和管道的特殊文件类型,以及包含文件访问时间戳的元数据
  • 文件系统缓存:主存(通常是DRAM)的一块区域,用来缓存文件系统的内容,可能包含各种数据和元数据
  • 操作: 对文件系统的请求,主要包括read()、write()、open()、close()、stat()、mkdir()及其他操作
  • I/O:文件系统I/O有多种定义,此处仅指直接读写(执行I/O)的操作,包括read()、write()、stat()(读统计信息)和mkdir()(创建一个新的目录项),不包括open()和close()
  • 逻辑I/O:由应用程序发给文件系统的I/O
  • 物理I/O:有文件系统直接发给磁盘的I/O
  • 吞吐量:当前应用程序和文件系统之间的数据传输率,单位是B/s
  • inode:一个索引节点(inode)是一种含有文件系统对象元数据的数据结构,其中有访问权限、时间戳以及数据指针
  • VFS:虚拟文件系统,一个为抽象与支持不同文件系统类型的内核接口
  • 卷管理器:灵活管理物理存储设备的软件,在设备上创建虚拟卷提供操作系统使用
模型

没太明白模型的意思截下图吧

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概念

文件系统延时
文件系统逻辑请求从开始到结束的时间;
包括 消耗在文件系统、内核磁盘I/O子系统以及等待磁盘设备物理I/O的时间

缓存
文件系统启动之后会使用主存(RAM)当缓存以提高性能。
对应用程序透明;
缓存会占用内存,但当应用程序需要更多内存时,内核将从文件系统中释放;
文件系统使用缓存(caching)提高读性能,缓冲(bufferin

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