【Linux】：文件系统

文件系统

一.认识硬件-磁盘
二.文件系统

文件=内容+属性，前面我们所说的文件操作都是针对以打开的文件，那么未打开的文件呢？当然是在磁盘上储存着，接下来谈谈它是如何储存的。

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一.认识硬件-磁盘

1.磁盘的物理构成

在2000年的时候流行过一段时间的光盘。

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这种光盘有一面是光滑的，而磁盘就由一个或者多个这样的光盘组成（它的两面都是光滑的）。

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磁盘有一个磁头，当电脑关机时，磁头就会转到磁头停靠点。当磁盘通电时，磁盘会顺时针或逆时针高速旋转，同时磁头也会来回摆动。整个磁盘的底部会有一个与电脑的连接口，当把磁盘插入到电脑里时，电脑就能通过连接的总线把二进制信号读入电脑。

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磁头是两面都有，如果只有一个光盘那么就有两个磁头，如果是两个光盘，那么就有四个磁头。注意磁头和盘面不接触。

2.磁盘的存储构成

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磁盘上的数据是有规律的，它会循着马达向外部扩散，形成一个一个的同心圈，数据就储存在这些圆上，这些同心圆被称为磁道。在盘面上还会有一条条的线，将磁道分割成一个个扇形区域，这些区域被称为扇区。磁盘被访问的最基本单位就是扇区-一般512B/4KB。

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要把数据储存到磁盘第一个问题就是定位—面->磁道->扇区。 从上往下看，多个圆重合在一起形成一个柱形结构，这个结构被称为柱面。前面说到磁头会左右摆动，就是在定位磁道。

磁盘为什么慢主要取决于：1.确认磁道；2.盘片的自转。 如果数据无序，势必会导致盘片的自转次数变多。所以运动越少，效率越高；运动越多，效率越低。

3.逻辑结构

虽然在物理结构上是圆形，但在逻辑结构上可以看成线性。

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每一个扇区都有对应的下标，那么这样我们就能通过下标计算它所处的面，磁道。

回归到硬件：不仅CPU里有寄存器，磁盘里也有寄存器。

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进程可以让操作系统间接的帮忙检查状态寄存器，判断状态是否变化，如果变化则操作结束，否则进行等待。然后IO访问控制寄存器，查看指令，接着对数据进行相应的操作。

二.文件系统

1.基本概念

如果一个电脑的磁盘有800GB的大小，那么毫无疑问这对于操作系统来说太大了不易于管理。于是我们可以将磁盘划分为C盘，D盘…之类的分区，当然这还是有些大，于是操作系统就又继续分割，分成一个个Block group组。

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BootBlock:一般被称为启动分区，主要包括一些磁盘分区的起止位置，开机信息等等。

Block group：就是把磁盘划分成更多份。那么就把一块很大的磁盘变成了管理一个Block group的小块。而这些块里面的就是文件系统。

inode Table:inode是一个结构体保存了单个文件的全部属性(文件名不属于inode)，128字节，一般而言一个文件一个inode。而inodeTable保存了该分组所有inode。

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Data Blocks:存文件内容的区域，以块的形式呈现一般为4KB.

inodeBitmap:判断该编号的Inode是否有效。

inodeBlock:判断该编号的block是否有效。

SuperBlock:文件系统的基本信息，虽然它存在组里，但它保存的是每一个分区的信息。它不会在每一个组里都存在，但会存在某些组里，这是为了防止superblock丢失。记录的信息主要有：bolck 和 inode的总量，未使用的block和inode的数量，一个block和inode的大小，最近一次挂载的时间，最近一次写入数据的时间，最近一次检验磁盘的时间等其他文件系统的相关信息。

格式化：每一个分区在被使用前，都必须先将部分文件系统的属性信息提前设置进对应的分区中。

GroupDescriptorTable(GDT):块组描述符，描述块组属性信息。例如使用了多少块…