实现文件系统需要考虑 磁盘上 和 内存中 的内容布局。

  • 磁盘上
    • 如何启动操作系统？
    • 磁盘是怎样管理的？怎样获取磁盘的有关信息？
    • 目录文件在磁盘上怎么存放？普通文件在磁盘上怎么存放？

  • 内存中

    • 当进程使用文件时，操作系统是如何支持的？
    • 文件系统的内存数据结构

      相关术语

  • 磁盘分区（partition）：把一个物理磁盘的存储空间划分为几个相互独立的部分，称为分区

  • 文件卷（volume）：磁盘上的逻辑分区，由一个或多个物理块（簇）组成
    • 一个文件卷可以是整个磁盘或部分磁盘或跨盘
    • 同个文件卷中使用同份管理数据进行文件分配和磁盘空闲空间管理，不同的文件卷中的管理数据是相互独立的
    • 一个文件卷上：包括文件系统信息、一组文件（用户文件、目录文件）、未分配空间
    • 块（Block）或簇（Cluster）：一个或多个（2 的幂）连续的扇区，可寻址数据块
  • 格式化（format）：在一个文件卷上建立文件系统，即建立并初始化用于文件分配和磁盘空闲空间管理的管理数据
    • 格式化实际上就是建立元数据
  • 引导区
    • 包括从该卷引导操作系统所需要的信息，每个卷（分区）一个，通常为第一个扇区
  • 卷（分区）信息
    • 包括该卷（分区）的块（簇）数、块（簇）大小，空闲块（簇）数量和指针、空闲 FCB 数量和指针
  • 目录文件（根目录文件及其他目录文件）

文件系统层级结构

当一个进程需要使用文件，需要内存中有文件相关的数据结构以支持使用。

目录实现

文件实现