登不上建设企业网站,正规的男科医院排名,苏州高端网站设计企业,文化网站模版文章目录 文件系统的层次结构物理格式化open系统调用打开文件的背后过程图中内容解释文件打开的详细步骤操作总结 虚拟文件系统1. **虚拟文件系统的作用**2. **虚拟文件系统的结构**3. **VFS 工作机制**4. **VFS 的优点** 文件系统的层次结构 用一个例子来辅助记忆文件系统的层… 文章目录 文件系统的层次结构物理格式化open系统调用打开文件的背后过程图中内容解释文件打开的详细步骤操作总结 虚拟文件系统1. **虚拟文件系统的作用**2. **虚拟文件系统的结构**3. **VFS 工作机制**4. **VFS 的优点** 文件系统的层次结构 用一个例子来辅助记忆文件系统的层次结构: 假设某用户请求删除文件“D:/工作目录/学生信息.xlsx”的最后100条记录。
用户需要通过操作系统提供的接口发出上述请求–用户接口由于用户提供的是文件的存放路径因此需要操作系统一层一层地查找目录找到对应的目录项–文件目录系统不同的用户对文件有不同的操作权限因此为了保证安全需要检查用户是否有访问权限–存取控制模块(存取控制验证层)验证了用户的访问权限之后需要把用户提供的“记录号”转变为对应的逻辑地址–逻辑文件系统与文件信息缓冲区知道了目标记录对应的逻辑地址后还需要转换成实际的物理地址–物理文件系统要删除这条记录必定要对磁盘设备发出请求–设备管理程序模块删除这些记录后会有一些盘块空闲因此要将这些空闲盘块回收–辅助分配模块
物理格式化
划分扇区检测好的扇区用好的扇区替换为坏的扇区。 用分区表完成各区的文件系统初始化 超级块用来快速找到若干的空闲块。 i结点区所有索引结点存放 根目录从根目录出发建立子目录。
open系统调用打开文件的背后过程 从目录M读入缓存将FCB复制到文件表进程打开文件表新建一个条目返回文件描述符对打开文件进行操作。 这张图展示了文件打开的过程以及文件系统中与打开文件相关的数据结构
图中内容解释 内存结构 目录M缓存用于存储目录项和文件控制块FCB其中包含文件的元数据如文件名、大小、存取权限等。系统打开文件表位于内核区用于管理当前系统中所有进程所打开的文件存储文件在内存中的副本及相关信息。进程用户打开文件表每个进程都有自己的打开文件表用于维护该进程打开的文件信息。 磁盘结构 磁盘上包含实际的文件如图中展示的文件A和文件B。磁盘目录如目录M用于存储指向文件的索引信息。
文件打开的详细步骤 打开文件操作 用户通过open函数指定文件路径进行文件打开操作。例如调用open(.../M/A, 只读)来打开文件A。系统会根据指定路径逐级遍历目录找到对应的文件控制块FCB。 系统打开文件表 在内存中系统根据目录中找到的FCB将其复制到系统打开文件表。系统打开文件表存储文件的相关信息包括文件指针和打开计数器用于记录有多少个进程同时打开该文件。 进程打开文件表 系统在进程打开文件表中创建一项存储打开文件的具体信息如打开方式只读、读写等。该表中的每项指向系统打开文件表中的对应文件项。 返回文件描述符 系统会为该打开文件分配一个文件描述符fd返回给用户区供程序后续对文件的操作使用。
操作总结
文件打开计数每次有进程打开文件时系统打开文件表中的计数器会递增文件关闭时计数器递减。当计数器为0时系统释放该文件的内存资源。进程和系统关联进程打开文件表中的每项通过索引与系统打开文件表项关联这样可以共享文件信息避免重复读取磁盘内容。
虚拟文件系统
虚拟文件系统Virtual File System, VFS是操作系统内核中一层抽象层用于实现不同文件系统的兼容与统一接口。它使得操作系统可以通过统一的接口来访问不同类型的文件系统例如 ext4、NTFS、FAT32 等。
1. 虚拟文件系统的作用
统一接口VFS 为用户程序提供一个统一的接口使得应用程序无需关心底层实际使用的文件系统类型。程序员可以使用相同的系统调用如 open、read、write 等来访问文件而不需要考虑文件是存储在 ext4 文件系统还是 FAT32 文件系统中。文件系统兼容VFS 通过抽象层将操作系统与具体文件系统实现分离支持多个文件系统共存使操作系统可以无缝地处理不同类型的文件系统。透明访问用户或应用程序可以透明地访问网络文件系统、远程文件系统等而不需要关注底层文件访问的细节。
2. 虚拟文件系统的结构
VFS 的实现通常包括以下几个核心部分
VFS 接口定义了文件系统的操作接口如打开、关闭、读取和写入文件等操作。文件系统类型表维护系统中已安装的文件系统类型列表如 ext4、NTFS、NFS 等。每个文件系统类型都实现了 VFS 接口。超级块对象表示文件系统的元数据包括文件系统的类型、状态等。索引节点对象inode表示文件的具体元数据信息如文件大小、权限、物理位置等。vnode:函数功能指针指向具体函数的指针。每个文件对应一个vnode目录项对象dentry用于表示目录项维护文件和目录的层次结构。文件对象用于表示打开的文件维护文件描述符及文件状态等信息。
3. VFS 工作机制
VFS 的工作机制如下
文件系统挂载操作系统通过 VFS 接口将不同的文件系统挂载到统一的目录树上。每个文件系统在挂载时都会注册其超级块对象和其他数据结构。
注册新挂载的文件系统挂载表。向VFS提供一个函数地址列表。将新文件系统加到挂载点上。
文件访问请求当用户进程发出文件访问请求如 open()时VFS 接口接收该请求并在目录树中查找相应的目录项对象dentry确定所访问文件的索引节点inode。文件操作VFS 将操作请求发送到文件系统的实现中。每个具体的文件系统实现会根据自己的存储结构完成读写等操作。数据返回文件系统返回操作结果VFS 通过统一的接口将结果返回给用户程序。
4. VFS 的优点
抽象和扩展性增加一个新的文件系统时只需要实现 VFS 接口即可系统内核不需要更改。跨平台支持VFS 提供了一个抽象层便于操作系统兼容不同的存储介质和文件系统类型。简化开发开发人员只需针对 VFS 编写代码无需针对每种文件系统分别编写。
