文件管理
1、虚拟文件系统？
- 文件系统的种类众多，而操作系统希望对用户提供一个统一的接口，于是在用户层与文件系统层引入了中间层，这个中间层就称为虚拟文件系统（Virtual File System，VFS）。
- VFS 定义了一组所有文件系统都支持的数据结构和标准接口，这样程序员不需要了解文件系统的工作原理，只需要了解 VFS 提供的统一接口即可。
2、硬链接和软链接有什么区别？
- 硬链接就是在目录下创建一个条目，记录着文件名与 inode 编号，这个 inode 就是源文件的 inode。删除任意一个条目，文件还是存在，只要引用数量不为 0。但是硬链接有限制，它不能跨越文件系统，也不能对目录 进行链接。
- 软链接相当于重新创建一个文件，这个文件有独立的 inode，但是这个文件的内容是另外一个文件的路径，所以访问软链接的时候，实际上相当于访问到了另外一个文件，所以软链接是可以跨文件系统的，甚至目标文件被删除了，链接文件还是在的，只不过打不开指向的文件了而已。
3、文件系统的层次结构？
- 用户接口：文件系统需要向上层的用户提供一些简单易用的功能接口。这层就是用于处理用户发出的系统调用请求（Read、Write、Open、 Close 等系统调用。
- 文件目录系统：用户是通过文件路径来访问文件的， 因此这一层需要根据用户给出的文件路径找到相应的FCB或索引结点。所有和目录、目录项相关的管理工作都在本层完成，如：管理活跃的文件目录表、管理打开文件表等。
- 存取控制模块：为了保证文件数据的安全，还需要验证用户是否有访问权限。这一层主要完成了文件保护相关功能。
- 逻辑文件系统与文件信息缓冲区：用户指明想要访问文件记录号， 这一层需要将记录号转换为对应的逻辑地址。
- 物理文件系统：这一层需要把上一层提供的文件逻辑地址转换为实际的物理地址。
- 辅助分配模块：负责文件存储空间的管理， 即负责分配和回收存储空间。
- 设备管理模块：直接与硬件交互，负责和硬件直接相关的一些管理工作。如：分配设备、分配设备缓冲区、磁盘调度、启动设备、释放设备等。
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
4、磁盘调度算法？
- 先来先服务算法（FCFS）
- 根据进程请求访问磁盘的先后顺序进行调度。
- 假设磁头的初始位置是100号磁道，有多个进程先后陆续地请求访问 55、58、39、18、90、160、 150、38、184 号磁道。
- 按照 FCFS 的规则，按照请求到达的顺序，磁头需要依次移动到 55、58、39、18、90、160、150、 38、184 号磁道。
- 最短寻找时间优先（SSTF）
- SSTF 算法会优先处理的磁道是与当前磁头最近的磁道。可以保证每次的寻道时间最短，但是并不能保证总的寻道时间最短。（其实就是贪心算法的思想，只是选择眼前最优，但是总体未必最优）
- 假设磁头的初始位置是100号磁道，有多个进程先后陆续地请求访问 55、58、39、18、90、160、150、38、184 号磁道。
- 扫描算法（SCAN）
- SSTF 算法会产生饥饿的原因在于：磁头有可能在一个小区域内来回来去地移动。为了防止这个问题， 可以规定，只有磁头移动到最外侧磁道的时候才能往内移动，移动到最内侧磁道的时候才能往外移动。这就是扫描算法（SCAN）的思想。由于磁头移动的方式很像电梯，因此也叫电梯算法。
- 假设某磁盘的磁道为 0~200号，磁头的初始位置是100号磁道，且此时磁头正在往磁道号增大的方向 移动，有多个进程先后陆续地请求访问 55、58、39、18、90、160、150、38、184 号磁道。
- 循环扫描算法（C-SCAN）
- SCAN算法对于各个位置磁道的响应频率不平均，而 C-SCAN 算法就是为了解决这个问题。规定只有 磁头朝某个特定方向移动时才处理磁道访问请求，而返回时直接快速移动至起始端而不处理任何请 求。
- 假设某磁盘的磁道为 0~200号，磁头的初始位置是100号磁道，且此时磁头正在往磁道号增大的方向 移动，有多个进程先后陆续地请求访问 55、58、39、18、90、160、150、38、184 号磁道。
