21.4 虚拟文件系统慕课视频播放-操作系统-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

下面我们讨论虚拟文件系统

虚拟文件系统的提出

是为了面对我们有多种

不同的文件系统

而在操作系统当中

它又希望对上提供一个统一的接口

这种问题所提出的

这就涉及到我们这里说到的

文件系统的实现

它在这里采用一种分层的结构

这中间为了把上边抹平弄成一致的

在这加了一个虚拟文件系统

它使得文件系统对上层应用

提供统一的文件访问

和文件系统控制的系统调用接口

然后中间呢维护各种文件系统所共同的

一些数据结构和常用的操作算法

然后下边呢来对各种不同的

实际的文件系统

提供相应的访问接口

这就是我们这里说到的

虚拟文件系统

那么在虚拟文件系统里头

它的目标是要针对所有的

不同的文件系统给出一个抽象

在这里头具体要提供的

功能有这样几个

一个是对上提供相同的文件

和文件系统的访问接口

然后在它内部维护所有文件

和文件系统相关的数据结构

这是各种文件系统统一的

然后在这里有一组高效的

查询例程来完成对文件系统的遍历

再往下呢是对特定的文件系统模块

提供相应的交互接口

这是对下的

有了这些之后我们就希望能够

把各种各样的文件系统统一到一起

然后对上层用户提供统一的接口

具体说起来在文件系统里

都有哪样一些基本的树状结构呢

在这里我们说有三个

一个是文件卷控制块

就是我们通常所说的超级块

它里头是每个文件系统

对应着有一个文件卷控制块

里头描述了这个文件系统的详细信息

比如说它的数据块有多大

有多少数据块已经分配出去了

还有多少是空闲的

相应的共享等等这些引用的计数

第二个是文件控制块

通常也是我们所说的索引节点

或者叫inode 说的都是它

每一个文件有一个文件控制块

在里头描述了这个文件的详细信息

比如说这个文件的访问权限拥有者

大小和数据块所在的位置

等等这样一些信息

再有一个是目录项

或者说一个文件

然后所有这些目录项的数据结构

和树状的分层结构

形成了文件系统的数据结构

然后在这里主要维护的是

每一个目录项所对应的文件控制块在哪

这样的话就形成了我们这里的

树状的数据结构了

有了这些基本的数据结构之后呢

我们就可以看到这样一张

文件系统的组织结构

文件卷控制块到每一个目录项

这些目录项呢

组织成一个树状结构

树状结构里的再往下一层呢

是每一个文件

它的文件控制块

文件控制块知道它实际的

文件里头的数据块

这是构成了

我们这个文件系统里的组织视图

在这种视图的情况下

我们就要去来讨论它的存储

先说我们这里有的东西是

卷控制块是每个文件系统一个

然后文件控制块是每个文件一个

是每个文件或者目录对应着有一个

这些东西都是要存到你的

磁盘上的数据块当中

有了这一条之后

当你需要加载的时候

我们把相应的内容加载在内存里头

它分别在什么时候加载的呢

卷控制块它的内容是在

文件系统挂载的时候

把它加载到内存

而文件控制块

是在访问相应文件的时候

加载到内存

因为你需要访问文件就必须知道

它都在哪些位置

那这时候就把这些内容加载到内存

而目录项呢

它没有一个统一的时间

你在遍历要找某一个文件的时候

它会遍历从根目录到相应文件的路径

那这个遍历的时候

遇着的就把这些目录项

都加载到内存当中

有了这样一个过程之后

我们就可以看到文件系统的存储结构

首先我们看到这是我们的磁盘

上边都是一个一个的基本的数据块单位

这是我们上边刚才画的组织视图

卷控制块在这里头

卷控制块的位置是固定的

卷控制块指向下边

这构成中间这一段

或者说是文件

对应到文件的话

那么这就是文件控制块

那就是这一段

文件控制块里说明了

每一个文件所在的位置

那这就是再往下的一层

这是我整个磁盘的存储视图

有了这个视图之后呢

我们就能知道我们在虚拟文件系统里头

需要保存的各个文件系统

公共的一些信息都是些什么

从而也就通过虚拟文件系统

把各种实际的文件系统

和应用之间的间距给弥补上了

从而我们可以通过一个统一的接口

访问各种各样的实际的文件系统

操作系统课程列表：

第零讲在线教学环境准备

-0.1 Piazza讨论区

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-0.2 在线实验平台

-0.2在线实验平台

第一讲操作系统概述

-1.1 课程概述

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-第一讲操作系统概述--练习

-1.2 教学安排

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-1.3 什么是操作系统

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-1.4 为什么学习操作系统，如何学习操作系统

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-1.5 操作系统实例

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-1.6 操作系统的演变

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-1.7 操作系统结构

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第二讲实验零操作系统实验环境准备

-2.1 前言和国内外现状

-2.2 OS实验目标

-2.3 8个OS实验概述

-2.4 实验环境搭建

-2.5 x86-32硬件介绍

-2.6 ucore部分编程技巧

-2.7 演示实验操作过程

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--Q7

--Q10

第三讲启动、中断、异常和系统调用

-3.1 BIOS

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-3.2 系统启动流程

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-3.3 中断、异常和系统调用比较

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-第三讲启动、中断、异常和系统调用--3.3 中断、异常和系统调用比较

-3.4 系统调用

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-第三讲启动、中断、异常和系统调用--3.4 系统调用

-3.5 系统调用示例

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-3.6 ucore+系统调用代码

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第四讲实验一 bootloader启动ucore os

-4.1 启动顺序

-4.2 C函数调用的实现

-4.3 GCC内联汇编

-4.4 x86中断处理过程

-4.5 练习一

-4.6 练习二

-4.7 练习三

-4.8 练习四练习五

-4.9 练习六

第五讲物理内存管理: 连续内存分配

-5.1 计算机体系结构和内存层次

-5.2 地址空间和地址生成

-5.3 连续内存分配

-5.4 碎片整理

-5.5 伙伴系统

-第五讲物理内存管理: 连续内存分配--5.6 练习

第六讲物理内存管理: 非连续内存分配

-6.1 非连续内存分配的需求背景

-6.2 段式存储管理

-6.3 页式存储管理

-6.4 页表概述

-6.5 快表和多级页表

-6.6 反置页表

-6.7 段页式存储管理

-第六讲物理内存管理: 非连续内存分配--6.8 练习

第七讲实验二物理内存管理

-7.1 了解x86保护模式中的特权级

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-第七讲实验二物理内存管理--7.1 了解x86保护模式中的特权级

-7.2 了解特权级切换过程

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-第七讲实验二物理内存管理--7.2 了解特权级切换过程

-7.3 了解段/页表

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-第七讲实验二物理内存管理--7.3 了解段/页表

-7.4 了解UCORE建立段/页表

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-第七讲实验二物理内存管理--7.4 了解UCORE建立段/页表

-7.5 演示lab2实验环节

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第八讲虚拟存储概念

-8.1 虚拟存储的需求背景

-8.2 覆盖和交换

-8.3 局部性原理

-8.4 虚拟存储概念

-8.5 虚拟页式存储

-8.6 缺页异常

第九讲页面置换算法

-9.1 页面置换算法的概念

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-9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法

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-第九讲页面置换算法--9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法

-9.3 时钟置换算法和最不常用算法

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-第九讲页面置换算法--9.3 时钟置换算法和最不常用算法

-9.4 Belady现象和局部置换算法比较

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-9.5 工作集置换算法

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-第九讲页面置换算法--9.5 工作集置换算法

-9.6 缺页率置换算法

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-第九讲页面置换算法--9.6 缺页率置换算法

-9.7 抖动和负载控制

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第十讲实验三虚拟内存管理

-10.1 实验目标：虚存管理

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-第十讲实验三虚拟内存管理--10.1 实验目标：虚存管理

-10.2 回顾历史和了解当下

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-第十讲实验三虚拟内存管理--10.2 回顾历史和了解当下

-10.3 处理流程、关键数据结构和功能

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-第十讲实验三虚拟内存管理--10.3 处理流程、关键数据结构和功能

-10.4 页访问异常

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-第十讲实验三虚拟内存管理--10.4 页访问异常

-10.5 页换入换出机制

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-第十讲实验三虚拟内存管理--10.5 页换入换出机制

第十一讲进程和线程

-11.1 进程的概念

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-第十一讲进程和线程--11.1 进程的概念

-11.2 进程控制块

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-第十一讲进程和线程--11.2 进程控制块

-11.3 进程状态

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-第十一讲进程和线程--11.3 进程状态

-11.4 三状态进程模型

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-11.5 挂起进程模型

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-第十一讲进程和线程--11.5 挂起进程模型

-11.6 线程的概念

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-第十一讲进程和线程--11.6 线程的概念

-11.7 用户线程

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-11.8 内核线程

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第十二讲进程控制

-12.1 进程切换

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-12.2 进程创建

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-12.3 进程加载

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-第十二讲进程控制--12.3 进程加载

-12.4 进程等待与退出

--12.4 进程等待与退出

-第十二讲进程控制--12.4 进程等待与退出

第十三讲实验四内核线程管理

-13.1 总体介绍

-13.2 关键数据结构

-13.3 执行流程

-13.4 实际操作

第十四讲实验五用户进程管理

-14.1 总体介绍

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-14.2 进程的内存布局

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-14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现

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-14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现

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-14.5 进程复制

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-14.6 内存管理的copy-on-write机制

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第十五讲处理机调度

-15.1 处理机调度概念

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-第十五讲处理机调度--15.1 处理机调度概念

-15.2 调度准则

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-15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法

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-第十五讲处理机调度--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法

-15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架

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-第十五讲处理机调度--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和uc

-15.5 实时调度和多处理器调度

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-第十五讲处理机调度--15.5 实时调度和多处理器调度

-15.6 优先级反置

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-第十五讲处理机调度--15.6 优先级反置

第十六讲实验六调度器

-16.1 总体介绍和调度过程

-16.2 调度算法支撑框架

-16.3 时间片轮转调度算法

-16.4 Stride调度算法

第十七讲同步互斥

-17.1 背景

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-17.2 现实生活中的同步问题

--17.2 现实生活中的同步问题

-第十七讲同步互斥--17.2 现实生活中的同步问题

-17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法

--17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法

-第十七讲同步互斥--17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法

-17.4 基于软件的同步方法

--17.4 基于软件的同步方法

-第十七讲同步互斥--17.4 基于软件的同步方法

-17.5 高级抽象的同步方法

--17.5 高级抽象的同步方法

-第十七讲同步互斥--17.5 高级抽象的同步方法

第十八讲信号量与管程

-18.1 信号量

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-第十八讲信号量与管程--18.1 信号量

-18.2 信号量使用

--18.2 信号量使用

-第十八讲信号量与管程--18.2 信号量使用

-18.3 管程

--18.3 管程

-第十八讲信号量与管程--18.3 管程

-18.4 哲学家就餐问题

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-18.5 读者-写者问题

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第十九讲实验七同步互斥

-19.1 总体介绍

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-19.2 底层支撑

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-第十九讲实验七同步互斥--19.2 底层支撑

-19.3 信号量设计实现

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-第十九讲实验七同步互斥--19.3 信号量设计实现

-19.4 管程和条件变量设计实现

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-第十九讲实验七同步互斥--19.4 管程和条件变量设计实现

-19.5 哲学家就餐问题

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第二十讲死锁和进程通信

-20.1 死锁概念

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-第二十讲死锁和进程通信--20.1 死锁概念

-20.2 死锁处理方法

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-第二十讲死锁和进程通信--20.2 死锁处理方法

-20.3 银行家算法

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-第二十讲死锁和进程通信--20.3 银行家算法

-20.4 死锁检测

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-第二十讲死锁和进程通信--20.4 死锁检测

-20.5 进程通信概念

--20.5 进程通信概念

-第二十讲死锁和进程通信--20.5 进程通信概念

-20.6 信号和管道

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-第二十讲死锁和进程通信--20.6 信号和管道

-20.7 消息队列和共享内存

--20.7 消息队列和共享内存

-第二十讲死锁和进程通信--20.7 消息队列和共享内存

第二十一讲文件系统

-21.1 文件系统和文件

--21.1 文件系统和文件

-第二十一讲文件系统--21.1 文件系统和文件

-21.2 文件描述符

--21.2 文件描述符

-第二十一讲文件系统--21.2 文件描述符

-21.3 目录、文件别名和文件系统种类

--21.3 目录、文件别名和文件系统种类

-第二十一讲文件系统--21.3 目录、文件别名和文件系统种类

-21.4 虚拟文件系统

--21.4 虚拟文件系统

-第二十一讲文件系统--21.4 虚拟文件系统

-21.5 文件缓存和打开文件

--21.5 文件缓存和打开文件

-第二十一讲文件系统--21.5 文件缓存和打开文件

-21.6 文件分配

--21.6 文件分配

-第二十一讲文件系统--21.6 文件分配

-21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID

--21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID

-第二十一讲文件系统--21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID

第二十二讲实验八文件系统

-22.1 总体介绍

--22.1 总体介绍

-第二十二讲实验八文件系统--22.1 总体介绍

-22.2 ucore 文件系统架构

--22.2 ucore 文件系统架构

-第二十二讲实验八文件系统--22.2 ucore 文件系统架构

-22.3 Simple File System分析

--22.3 Simple File System分析

-第二十二讲实验八文件系统--22.3 Simple File System分析

-22.4 Virtual File System分析

--22.4 Virtual File System分析

-第二十二讲实验八文件系统--22.4 Virtual File System分

-22.5 I/O设备接口分析

--22.5 I/O设备接口分析

-第二十二讲实验八文件系统--22.5 I/O设备接口分析

-22.6 执行流程分析

--22.6 执行流程分析

第二十三讲 I/O子系统

-23.1 I/O特点

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-第二十三讲 I/O子系统--23.1 I/O特点

-23.2 I/O结构

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-第二十三讲 I/O子系统--23.2 I/O结构

-23.3 I/O数据传输

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-第二十三讲 I/O子系统--23.3 I/O数据传输

-23.4 磁盘调度

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-第二十三讲 I/O子系统--23.4 磁盘调度

-23.5 磁盘缓存

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-第二十三讲 I/O子系统--23.5 磁盘缓存

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