22.3 Simple File System分析慕课视频播放-操作系统-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

那我们前面对这个

uCore文件系统结构

有一个大致的了解

接下来我们再进一步深入一下

看看一个具体文件系统

是怎么能够表示出它所需要那些文件

和给用户访问的一些操作的

就是simple file system一个分析

在simple file system里面呢

我们重点关注是一个一般的文件

就是我们说通常的打开读写关闭

这么一个操作用到的文件和目录

它的一个类型所需要涉及到

一些数据结构和操作

这里面需要考虑一系列问题

第一个就是说硬盘上

怎么有效去组织一个文件系统

怎么能够通过文件系统组织

来表示出更具体的文件

硬盘的布局是什么

硬盘上它是以磁盘块为单位

来进行读或者写操作

那怎么去和我们文件的

数据块进行对应

如何去管理这些空闲的磁盘块

怎么去表示一个文件或者目录

到底文件里面包含什么东西

目录包含什么东西

还有这个数据怎么去定位

这些问题就是要

设计一个文件系统里面

需要去考虑的内容

好我们这里面采取的方法是什么呢

自下而上从硬盘到内存

观察这个数据结构

它们之间依赖关系

谁包含谁这么一个方法

来分析我们simple file system

它大致是怎么来组成的

那我们可以看看这幅图

首先我们可以定位一下

simple file system呢

在整个文件系统的这部分

中间这部分

它的主要的内容是

存在我们硬盘上的

就是这一块

整个我们提供虚拟硬盘

这个硬盘呢它保存了

simple file system整体的一个结构

这里面包含了super block

根目录的inode

freemap 就是表明当前

哪些磁盘块是空闲的

还有一些跟数据相关的

数据块的一些信息

那simple file system当它在内存中

被uCore操作系统进行操作和管理的时候

它会涉及到file 目录

inode和I/O buffer

那么文件和目录呢

它和我们inode有一个交互

我们需要通过inode来表示

这个文件和目录的关系

以及这个文件和目录

它所在的位置和内容

这个I/O buffer主要是用于说

我们需要把文件数据读到内存中来

放到一个buffer里面去

或者把内存中的buffer数据呢

写到我们硬盘中去

这里面就有一个buffer这么一个管理

这是我们说simple file system

它大致涉及的内容

那我们再从硬盘的角度来看一下

这个Simple file system它的组成部分

第一个叫super block

根据这个名字可以看出来超级块

它是对我们整个simple file system

一个总体的一个描述

包含了它一个标识 magic number

然后它整体一个块数

当前还有空闲多少块

还有它的一个字符串信息

这是super block内部的一个内容

我们需要把它读到我们内存中去

通过什么呢 sfs_do_mount

那么这个do_mount要把文件系统

加载到我们uCore kernel里去

使得我们应用可以去访问

那这一步呢是在开始做

文件系统初始化的时候

需要去完成的工作

紧接着呢我们会在内存中

建立好一个

simple file system的整体框架

这个框架什么呢 sfs_fs

这个看名字有点怪

就是simple file system的

一个file system

在这个结构里面呢

你可以看到刚才那个

super block信息已经放到这儿

第二部分呢是这个文件系统所在的device

也就说它有一个

针对具体一个设备的表述

这一块我们放后面会进一步讲解

第三部分是freemap

就是当前这个文件系统中

还有哪些空闲的数据块可以去使用

那么通过freemap可以表示出来

这是用一个bit来表示一个data的block

还有就是sfs_buffer 用于缓冲用的

还有呢 inode_list

就是所有这里面的inode

它会通过一个哈希或者是链表的方式

保存在我们内存中

便于我们来检索

属于SFS这个文件系统一些inode情况

那这就是形成一个整体的架构

我们再逐步往下进一步细看

第一个很关键的

在这个硬盘块上面

除了super block之外

就是一个叫root-dir的inode

什么叫root-dir inode

就是根目录的inode的结构

那么根目录表明了

我们一开始访问这个文件系统

可以看到的目录信息

那这个根目录信息里面

包含了直接索引块和间接索引块

它大致的位置在什么地方

就是在这里面

用这个数据结构来表示出来的

同时我们还可以看到对于目录而言

它的数据它是什么呢

包含了这部分内容

就是一个是索引节点

所占数据块的索引

还有就是文件名

这实际上表明一个目录项

就是我们前面在讲

文件系统抽象时候提到的

在这里面我们是用一个数组方式来表示

通过查找一个目录所在的inode

所对应的它的data

可以找着属于这个目录里

所有的目录项

而每一个目录项呢

包含了关键的文件名

和文件名所对应的inode的那个索引值

OK这就是说我们目录项里面的内容

第二部分呢是我们文件的数据

那么文件数据放在什么地方呢

就是用这个来表示的

也是一样是由我们这个inode里面

它的间接索引块和直接索引块

来表明我们的data block在什么地方

对于file而言

这个data block就是它的data

就是我们说文件的具体内容

那我们如果要读写文件

最终这个文件的数据放什么地方呢

就放在这些地方里面

通过inode里面index可以查找

这些data block在所在的位置

然后进一步通过我们硬盘的读写呢

就可以把这个数据

进行相应的读或者写操作

这里面很关键就是inode了

我们可以看看simple file system的inode

包含什么样的信息

它其实包含两个层面的内容

第一个层面是在内存中

它有一个sfs_inode

第二层面是我们硬盘上也有一个inode

它称之为sfs_disk_inode

可以看出来它们关系是什么

disk_inode呢是sfs_inode一个成员变量

那我们需要通过这个sfs_disk_inode

来完成进一步针对文件的读写操作

那么这里面会涉及到打开关闭文件

读写文件

还有读写inode所对应数据块的

一系列操作

那这些操作是什么我们可以看看

那么如果说我们知道一个inode

我们希望访问这个inode的数据

那么这里面存在两种情况

一种是这个inode表明是一个目录

或者这个inode表明是个文件

这两者是不一样的

这个函数就是sfs_bmap的一系列操作呢

是关于文件这种情况的数据块读写

而下面这几个函数 (direntry)

就是目录entry呢

它其实涉及到针对目录的数据的读写

可以看出来它们是不一样的

但是呢我们有一系列的

高层的针对file的一些操作

这个操作其实是和我们后续会讲到的

虚拟文件系统相关

它会把底层的一些函数的细节给屏蔽掉

向上提供一个统一的接口比如open close

这个接口是一样的

但是它具体对应到

simple file system的实现

它这个open file或者close

这些操作是不一样的

通过这些函数呢来完成

对一个文件的打开关闭读写操作

紧接着还会通过不太一样的一些操作

比如说opendir

或者getdirectory entry来完成

针对目录读打开关闭操作

这里面也写一个写

大家仔细考虑一下这里面有写吗

这是留给大家的一个问题

大家可以再考虑一下

这里面只是介绍了

基于index这种方式的

文件系统具体实现

还有其它一些文件系统

大家通过做实验

还可以进一步掌握和了解

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-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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-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

--20.6 信号和管道

-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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22.3 Simple File System分析在线视频