Linux文件管理

1、6.5linux的文件管理6.5.1 linux虛擬文件系統(tǒng)6.5.2 文件系統(tǒng)注冊(cè)與注銷，安裝與卸載6.5.3 文件系統(tǒng)緩存機(jī)制 6.5.4 ext2文件系統(tǒng) 6.5.1 linux虛擬文件系統(tǒng) 標(biāo)準(zhǔn)文件類系統(tǒng)調(diào)用，open( )、read( )、write( )、close( )等用戶空間應(yīng)用程序系統(tǒng)空間 vfs系統(tǒng)調(diào)用對(duì)應(yīng)的內(nèi)核函數(shù)，sys_open( )、sys_read( )、sys_write( )、sys_close( )minix文件系統(tǒng)ext2文件系統(tǒng)fat文件系統(tǒng)具體文件系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的文件操作函數(shù)，open( )、read( )、write( )、close( )等應(yīng)用層虛擬層

2、實(shí)現(xiàn)層 vfs和具體文件系統(tǒng)的關(guān)系 緩沖區(qū)緩存 磁盤驅(qū)動(dòng)器索引節(jié)點(diǎn)緩存目錄高速緩存vfs四個(gè)對(duì)象類 vfs主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)v超級(jí)塊對(duì)象-代表一個(gè)文件系統(tǒng)。v索引節(jié)點(diǎn)對(duì)象-代表一個(gè)文件。v目錄項(xiàng)對(duì)象-代表路徑中的一個(gè)組成部分。 v文件(file)對(duì)象-代表由進(jìn)程已打開的一個(gè)文件。vfs各種對(duì)象之間的關(guān)系vfs各種對(duì)象之間的關(guān)系 磁盤files(fdb)files(fdc1)files(fdc2)super_blockfilebfileafilec1filec2inodedentrydentrydentry進(jìn)程a進(jìn)程bfiles(fda)進(jìn)程cfiles(fda)inodelinux文件系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)t

3、ask_structfile dentryfsfilescountumask*root*pwd*altrootcountclose_on_execopen_fdsfd0fd255d_inodefs_structfiles_structf_modef_posf_flagesf_countf_ownerd_inode dentryf_dentryf_opd_inoded_opdentryreadwritefile_operationunioni_op inoded_inode dentry根目錄inode當(dāng)前目錄inode用戶空間核心空間文件描述符文件inode6.5.2 文件系統(tǒng)注冊(cè)與注銷，安裝

4、與卸載 1 文件系統(tǒng)的注冊(cè)與注銷vstruct file_system_type v const char *name;/*文件類型名*/ v struct super_block *(*read_super)(struct super_block*,void*,int);v struct file_system_type *next;vv;2 文件系統(tǒng)的安裝與卸載 1文件系統(tǒng)安裝 文件系統(tǒng)類型名、所在物理設(shè)備名、安裝點(diǎn)，再用mount命令安裝。 2文件系統(tǒng)安裝過程 尋找匹配的file_system_type 、查找安裝點(diǎn)vfs inode 、分配一個(gè)vfs超級(jí)塊 、利用read_super(

5、 )函數(shù)讀入?yún)?shù)、申請(qǐng)一個(gè)vfsmount數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 。 3文件系統(tǒng)卸載過程 是否可卸載 、如果為“臟”把vfs超級(jí)塊寫回磁盤 、刪去vfsmount 。6.5.3 文件系統(tǒng)的緩存機(jī)制1 vfs inode緩存 把當(dāng)前使用的inode采用散列技術(shù)保存起來，從中快速找到所需inode。 2 vfs目錄高速緩存 系統(tǒng)維護(hù)表達(dá)路徑與inode對(duì)應(yīng)關(guān)系的vfs目錄緩存，其中存放被訪問過的目錄 。3 頁高速緩沖區(qū)vlinux維護(hù)一組頁緩沖區(qū)，它獨(dú)立于任何類型的文件系統(tǒng)，被所有物理設(shè)備所共享，v優(yōu)點(diǎn)：1)數(shù)據(jù)一經(jīng)使用，就在頁緩沖區(qū)中留下備份，再次使用時(shí)可直接找回，避免不必要的磁盤i/o；2)“臟”頁寫回磁盤

6、時(shí)，可適當(dāng)進(jìn)行排序，實(shí)現(xiàn)磁盤驅(qū)動(dòng)調(diào)度優(yōu)化。6.5.4 ext2文件系統(tǒng)(1)vext（92年）和ext2（94年）是專為linux設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展文件系統(tǒng)。vext2把它所占用的磁盤邏輯分區(qū)劃分為塊組，每個(gè)塊組依次包括超級(jí)塊、組描述符表、塊位圖、inode位圖、inode表以及數(shù)據(jù)塊。v塊位圖集中本組各數(shù)據(jù)塊的使用情況；vinode位圖記錄inode表中inode的使用情況。vinode表保存本組所有的inode，inode用于描述文件，一個(gè)inode對(duì)應(yīng)一個(gè)文件和子目錄，有一個(gè)唯一的inode號(hào)，并記錄了文件在外存的位置、存取權(quán)限、修改時(shí)間、類型等信息。ext2文件系統(tǒng)(2)文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 塊組0

7、 塊組1 塊組n 引導(dǎo)塊 超級(jí)塊 組描述符表 塊位圖 inode位圖inode表數(shù)據(jù)塊 ext2的超級(jí)塊vext2的超級(jí)塊用來描述目錄和文件在磁盤上的靜態(tài)分布，包括尺寸和結(jié)構(gòu)。每個(gè)塊組都有一個(gè)超級(jí)塊，一般來說只有組0的超級(jí)塊才被讀入主存超級(jí)塊，其它塊組的超級(jí)塊僅僅作為備份。vext2的超級(jí)塊包括inode數(shù)量、塊數(shù)量、保留塊數(shù)量、空閑塊數(shù)量、空閑inode數(shù)量、第一個(gè)數(shù)據(jù)塊位置、塊長度、片長度、每個(gè)塊組塊數(shù)、每個(gè)塊組片數(shù)、每個(gè)塊組inode數(shù)，以及安裝時(shí)間、最后一次寫時(shí)間、安裝信息、文件系統(tǒng)狀態(tài)信息等內(nèi)容。ext2的組描述符v每個(gè)塊組都有一個(gè)組描述符，記錄該塊組的塊位圖位置、inode位圖位置

8、、inode節(jié)點(diǎn)位置、空閑塊數(shù)、inode數(shù)、目錄數(shù)等內(nèi)容。v所有組描述符構(gòu)成了組描述附表。同超級(jí)塊一樣，組描述符表在每個(gè)塊組中都有備份，這樣，當(dāng)文件系統(tǒng)崩潰時(shí)，可以用來恢復(fù)文件系統(tǒng)。 ext2的inodevinode用于描述文件，一個(gè)inode對(duì)應(yīng)一個(gè)文件和子目錄，有一個(gè)唯一的inode號(hào)，并記錄了文件的類型及存取權(quán)限、用戶和組標(biāo)識(shí)、修改/訪問/創(chuàng)建/刪除時(shí)間、link數(shù)、文件長度和占用塊數(shù)、在外存的位置、以及其他控制信息。linux數(shù)據(jù)塊分配策略(1) ext2采用兩個(gè)策略減少文件碎片v原地先查找策略：為文件分配數(shù)據(jù)塊時(shí)，盡量在文件原有數(shù)據(jù)塊附近查找。先試探緊跟文件末尾的數(shù)據(jù)塊，然后試探位于同一個(gè)塊組相鄰的64個(gè)數(shù)據(jù)塊，接著在同一個(gè)塊組中尋找其他空閑數(shù)據(jù)塊；實(shí)在不得己才搜索其他塊組，且首先考慮8個(gè)一簇的連續(xù)的塊。 linux數(shù)據(jù)塊分配策略(2) v預(yù)分配策略：引入預(yù)分配機(jī)制