• 基础IO(下)——Linux


    1. 理解文件系统

    1.2 背景知识

    1.有没有一些被打开的文件吗?在哪里?
    有。在磁盘里。磁盘级文件

    2.我们学习磁盘级别的文件,我们的侧重点在哪里?
    衍生问题:
    单个文件角度——这个文件在哪里?这个文件多大?这个文件的其他属性是什么?……
    系统角度——一共有多少个文件?各自属性在哪里?如何快速找到?我还可以存储多少个文件?如何快速的找到指定的文件?……
    如何进行对磁盘文件进行分门别类的存储,用来支持更好的存取?

    3.磁盘文件——了解磁盘
    内存——掉电易失存储介质
    磁盘——永久性存储介质(不止是磁盘)——SSD(固态硬盘)(现在笔记本上应该都是这个,但贵)、U盘、flash卡、光盘、磁带
    结论:磁盘是一个外设,同时还是我们计算机中唯一的一个机械设备——慢!(对比出来的)——所以OS一定会有一些提速的方式

    4.磁盘结构
    物理结构:
    磁盘盘片、磁头、伺服系统、音圈马达……
    盘面上会存储数据——计算机只认识二进制(两态)——南极北极、有电没电、正负——向磁盘写入,本质就是改变磁盘上的正负性——磁头来改变
    磁盘寻到的过程
     
    存储结构:
    磁道,扇区,柱面
    扇区是磁盘存储的基本单位 512字节 4KB 硬件上的
    在物理上,如何把数据写入到指定的扇区里?——本质就是如何找到一个扇区?
    1.确定在哪一个面上(对应的就是确定哪一个磁头)
    2.在哪一个磁道(柱面)上
    3.在哪一个扇区上
    这就是CHS寻址
    如果我们有了CHS,就能找到任意一个扇区,那么所有的扇区我们都能找到。
     
    抽象结构:(虚拟、逻辑)结构
    磁盘盘片:圆形结构——线性结构
    sector disk[10241024n];数组
    访问一个扇区,只要知道数组的下标
    把磁盘想像成一个大数组

    将数组存储到磁盘——将数据存储到该数组
    找到磁盘特定扇区的位置——找到数组特定的位置
    对磁盘的管理——对该数组的管理

    对磁盘的管理——对一个小分区的管理——继续分区
    boot block——block group 0—— ——block group n
    block group n:
    super block——group descirptor table ——block bitmap——inode bitmap——inodetable——data blocks
    虽然磁盘的基本单位是扇区(512字节),但是OS(文件系统)和磁盘进行IO交互的基本单位是:4KB(8*512字节)。——block大小——磁盘:块设备。
    为什么不以512字节为单位呢?
    1.太小。会导致多次IO,进而导致效率的降低
    2.如果os使用和磁盘一样的大小,万一磁盘的基本大小变量的话,os的源代码也要改。所以硬件和软件(os)需要进行解耦。

    文件 = 内容+属性
    linux在磁盘上存储文件的时候,是将内容和属性分开存储(管理)的。

    • 超级块(Super Block):存放文件系统本身的结构信息。文件系统的属性信息 Data
    • blocks:多个4KB(扇区*8)大小的集合,保存的都是特定文件的内容 inode
    • Table:inode是一个大小为128字节的空间,保存的是对应文件的属性。该组块内,所有文件的inode空间的集合,需要标识唯一性,每一个inode块,都要有一个inode编号!一般而言,一个文件,一个inode,一个inode编号
    • BlockBitmap:假设有10000+个blocks,10000+比特位:比特位和特定的block是一一对应的,其中比特位为1,代表该block被占用,否则表示可用
    • inode Bitmap:假设有10000+个inode结点,就有10000+个比特位,比特位和特定的inode是一一对应的,其中比特位为1表示inode被占用,否则表示可用。
    • Group Descriptor Table(GDT):快组描述符,这个快组多大,已经使用多少了,有多少个inode,已经占用了多少个,还剩多少,一共有多少个block,使用了多少……
      这些都是能够让一共文件的信息可追溯,可管理
      格式化

    一个文件只对应一共inode属性节点,inode编号
    一个文件只能有一个block吗?不一定

    1.哪些block属于同一个文件?
    inode里面定义了一个数组,里面可以保存块的编号

    struct inode
    {
       
        //文件的大小
        //文件的inode编号
        //其他属性
        int blocks[15];
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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/Ll_R_lL/article/details/127738313