第八章 文件系统

文件系统的目的是组织和存储数据。文件系统通常支持用户和应用程序之间的数据共享，以及持久性，以便在重新启动后数据仍然可用。

xv6文件系统提供类似于Unix的文件、目录和路径名（参见第1章），并将其数据存储在virtio磁盘上以便持久化（参见第4章）。文件系统解决了几个难题：

注：完整计算机中的CPU被支撑硬件包围，其中大部分是以I/O接口的形式。Xv6是以qemu的“-machine virt”选项模拟的支撑硬件编写的。这包括RAM、包含引导代码的ROM、一个到用户键盘/屏幕的串行连接，以及一个用于存储的磁盘。

  • 文件系统需要磁盘上的数据结构来表示目录和文件名称树，记录保存每个文件内容的块的标识，以及记录磁盘的哪些区域是空闲的。
  • 文件系统必须支持崩溃恢复（crash recovery）。也就是说，如果发生崩溃（例如，电源故障），文件系统必须在重新启动后仍能正常工作。风险在于崩溃可能会中断一系列更新，并使磁盘上的数据结构不一致（例如，一个块在某个文件中使用但同时仍被标记为空闲）。
  • 不同的进程可能同时在文件系统上运行，因此文件系统代码必须协调以保持不变量。
  • 访问磁盘的速度比访问内存慢几个数量级，因此文件系统必须保持常用块的内存缓存。

本章的其余部分将解释xv6如何应对这些挑战。