12.1基本概念
不同的操作系统，有不同的文件系统，还可能有多个文件系统
一、文件系统与文件
文件系统：一种用于持久性存储的系统抽象
需要注意：
一首音乐和一张图片都是一个文件，都是以文件的形式存放在硬盘上的，但是和桌面级不一样，但是读写命名创建的形式都是一样的。
文件：文件系统中一个单元的相关数据在操作系统中的抽象
二、文件系统的功能
1、分配文件磁盘空间
1）管理文件夹（那一块属于哪一个文件）
2）管理空闲空间（哪一块是空闲的）
3）分配算法（策略）
2、管理文件集合
1）定位文件及其内容
用户如何去找到这个文件
2）命名：通过名字找到文件的接口
通过路劲的名字找到这个问价
3）最常见：分层文件系统
文件是否需要分层，一个目录
4）文件系统类型（组织文件的不同方式）
3、提供的遍历级特征
1）保护：分层来保护数据安全
2）可靠性/持久性：保持文件的持久即使发生奔溃，媒体错误，双击等
三、文件和块
文件的属性一般会包含在文件头或者是文件块上，用以保存基本的属性。
四、文件描述符
1、文件的使用模式：
打开这个文件之后，为了更容易的进行读写操作，会返回一个文件描述符。其代表了文件给应用程序做访问和控制。
文件描述符不仅仅是一个数据，操作系统对代开的文件会有一个表，称为打开文件表，而返回的文件描述符就是表的索引。文件描述符指出了这个表中的第几项代表了这个文件，里面有很多的文件信息。
2、元数据来管理打开文件：
1）文件指针：指向当前最近的一次读写的位置
2）文件打开次数：多少个进程打开了这个文件，也就是文件打开的次数，文件是共享资源，允许多个进程打开同一个文件。
3）文件磁盘位置：缓存数据访问信息
4）访问权限：每个程序的访问模式信息
五、目录
1、目录的介绍
通过分层的方式，进行存储，使层次更加的清晰简洁
2、目录的操作
3、如何存储目录的文件
（根据文件系统不同而有所差异）
4、路径的遍历
路径是有目录和最后的目的文件所构成，这个路径的遍历开销比较大。有缓存机制来加快这个效率。
5、文件系统的挂载
挂载文件系统的挂载点用户看到的是一个目录，但是是特殊的文件。mount是挂载的命令。unmount是卸载的命令。操作比较简单。
六、文件别名
也就是一个文件有多个名字
两种实现方法：硬链接和软链接
1）硬链接：多个文件项指向一个文件
2）软链接：这个文件的内容是另一个文件的路径
如果将有效的文件删掉了：
对于硬链接来说，只是引用技术减1，只有当引用技术变成了0，这个文件才彻底删除。
而对于软链接来说，这个别名将成为一个“悬空指针”。
七、文件系统的种类
下面对文件系统种类做简单介绍：
ext2/3/4是主要的文件系统，存储在磁盘或者是光盘上。
日志文件系统的读操作或者是写操作要不是完成，要么不被完成，在中间进行的基础中是不会被大段的。
网络文件系统只要在局域内，就可以很容易的访问另外一个机器上面的数据。
虚拟文件系统，linux下的proc可以看见中断的次数等等内核信息。
12.2虚拟文件系统
问题：为什么使用虚拟文件系统？
如果让应用程序针对不同的文件系统写出应用程序，就会很复杂。通过操作系统实现了，利用其提供的接口，通过一层虚拟文件系统层，屏蔽了底层具体文件系统的差异性，从而可以使得其可以访问不同的文件系统，适用面更好。
1、虚拟文件系统的目标
屏蔽具体文件系统的差异性，给上层提供统一的接口，可以完成基本的文件的操作读写打开关闭等等，也就是对所以不同文件系统的抽象。
2、虚拟文件系统的功能：
1）提供相同的文件和文件系统的接口
2）管理所有文件和文件系统关联的数据结构
3）高效查询例程，遍历文件系统
4）与特定文件系统模块的交互
需要注意：
虚拟文件系统不在具体的磁盘上，而是在内存中，由操作系统所创建。
3、几个控制块介绍
1）卷控制块：每个文件系统都有一个总控制块，卷控制块/超级块（Unix：superblock）
每个文件系统一个
文件系统详细信息
块/块大小、空余块、计数/指针等
2）文件控制块：每一个具体的文件其实也需要一定的元数据和特征，所以有一个文件控制块（Unix：vnode or inode）
每个文件一个
文件详细信息
许可，拥有者，大小，数据库位置等等
3）目录节点：目录里面的内容是里面的文件，文件的内容是内容，所以目录节点会有所不同，目录节点（linux：dentry）
每个目录一个（目录和文件）
将目录项数据结构及树型布局编码成树型数据结构
指向文件控制块，父节点，项目列表等
这些概念可以够成一个抽象的文件系统图。
首先有一个总控制节点，这之下管理一堆目录，目录可以管理子目录或文件，文件里面是具体的数据（数据块），这些数据都是放在磁盘里面的。
4、文件系统的数据结构
卷控制块（每个文件系统一个）
文件控制块（每个文件一个）
目录节点（每个目录项一个）
这些都会映射到磁盘里面的一个或多个扇区，文件里面的数据也会放在扇区里面。
5、问题：这些内容什么会后加载到内存？
卷控制块：当文件系统挂载时进入内存
文件控制块：当文件被访问时进入每次
目录节点：在遍历一个文件路劲时进入内存
通过vol总控制块可以找到目录，而通过目录可以找到子目录或者是文件，而通过文件控制块可以最终找到想要寻找的数据。
11.3数据缓存
由于访问磁盘速度比较慢，所在内存中会存在一块缓存。
1、数据缓存需要考虑的内容
希望基于分页的一个缓存机制，使得数据更好给上层程序更好的访问。
总的来说
缓存是为了进程执行更加的高效，为了减少硬盘的访问次数，减少运算时间。
12.4打开文件的数据结构
讲得太水，没什么好写的，感觉可以跳过
12.5文件分配
12.6空闲空间分配
还有位图，扫描实现。
12.7多磁盘管理-RAID
作用：提高磁盘访问的效率
RAID0
数据并访问，提高吞吐率
RAID1
向两个硬盘写入同样的数据，镜像数据提高可靠性
RADI3
奇偶校验以bit来作奇偶校验，其他045都是以块来作并行校验
RADI4
4个盘分区并行访问，1个盘来进行奇偶校验从而恢复达到容错
RADI5
校验是均匀的，访问是并行的，但是只能纠错一个
12.8磁盘调度
（这里是最简单的情况）
磁盘的结构：
io请求调度算法：
1、请求先来先执行
2、寻道移动最少
3、Scan扫描方法
先上到头，然后再下来，双方向。
4、单向扫描
只在一个方向上扫描，然后瞬间跳会最高点
5、C-SCAN
到请求的最后一点就返回
