操作系统从生磁盘到文件---19

操作系统从生磁盘到文件---19

• 引入文件，对磁盘使用的第三层抽象
  • 映射的作用
  • 链式结构也可以实现文件
  • 文件实现的第三种结构，索引结构
  • 实际系统是多级索引

引入文件，对磁盘使用的第三层抽象

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用户眼中的文件就是一串字符流，而站在磁盘角度来看，文件就是一堆盘块的集合。

因此，要将磁盘和文件联系起来，就需要将文件字符流和对应的盘块建立映射关系。

映射的作用

将一个文件映射到磁盘上的某个盘块上，常见思路就是建立对应的映射表。

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假设这里文件在磁盘上都是连续存放的，此时有一个test.c文件，占据了6,7,8三个盘块的位置。

此时需要有一个映射表来记录当前文件对应盘块号的映射关系，这个表就是FCB，类比每个进程都有自己的PCB。

并且在test.c的FCB表中，因为是在磁盘中采用连续结构来实现文件存储的，因此映射表中只需要存放文件名，文件起始盘块号，和占用的盘块数即可。

当我们需要修改对应的文件时，首先需要计算出要修改文件的位置，具体属于哪个盘块号，然后发出读取对应盘块号的请求，就是将当前请求加入电梯队列中去，当磁盘中断发生并处理该请求后，对应的盘块数据被读入内存，然后在内存进行修改后，再重新放入磁盘中。

链式结构也可以实现文件

连续存储的结构适合读取和不适合动态增加，如果文件一直动态增大，那么就需要频繁的将文件整体进行copy，从而避免因为文件增大而覆盖掉其他盘块数据，这样显然是非常不方便的。

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链表适合于动态变化的场景，而由此引出的弊端就是存取速度慢。

文件实现的第三种结构，索引结构

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Linux 0.11采用的是索引结构，这里给出的是最简单的原型实现，此时FCB中存放的就是文件名和对应的索引块。

索引块就是每个文件在磁盘中都会分配一个盘块，该盘块中存放当前文件对应的盘块索引，这样印证了为什么linux 0.11源码出现的INODE的原因了，这里的I代表的就是index,对应存放的就是当前文件对应的索引相关信息。

当磁盘需要读写某个文件时，首先需要查询FCB读取中当前文件对应的索引块，然后再根据索引块中保存的索引信息，计算出当前要读取的数据位于哪个盘块号，然后再根据对应的盘块号去读取磁盘。

实际系统是多级索引

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对于真实的操作系统而言，通常采用的多级索引，对于小文件来说，甚至不需要索引块，文件指针可以直接指向对应真实文件存放的盘块号，而对于中型文件来说，可能需要采用二级索引存储，而对应更大的文件则需要采用三级以上索引进行存储。

多级索引好处在于，可以存储很大的文件，并且访问速度也很快。

多级索引结构可以参考内存多级页表结构，采用章和小节的结构进行管理