檔案系統學習報告

2021-09-04 18:56:28 字數 2585 閱讀 1077

檔案系統為使用者提供了一種簡單的、統一的訪問和管理資訊的方法,可以通過檔案的名字,使用直觀的檔案操作命令,就可獲得所需要的資訊,從而使使用者擺脫了儲存介質的特性和i/o指令的細節。通過學習我們知道,檔案系統是將儲存、檢索、共享和保護檔案的手段提供給作業系統和使用者,從而達到進一步方便使用者、提高資源利用率的目的。

檔案是在邏輯上具有完整意義的資訊集合,檔名是以字母開頭的字母字串。它是由檔案系統儲存和加工的邏輯部件,所以其基本單位可以是資訊項(乙個字元或位元組),也可以是記錄。由此又可以這樣認為:

①檔案是具有符號名的資訊(資料)項的集合;②檔案是具有符號名的記錄的集合。

根據以上這些檔案的定義,每個檔案都必須有乙個唯一的檔名,不論是系統管理,還是使用者使用檔案。在大多數微型計算機系統中,檔名的長度一般為1~12個字串,在dos、windows系統中檔名:檔名.

[副檔名]。而且在windows系統中檔名是允許超長的檔名的,最多可達到256個字元,不區分英語字母的大小寫。副檔名一般不超過3個字元,用來表示檔案的型別,例如:

.cpp 表示c++語言程式檔案

.exe 表示可執行檔案

.dr 表示目錄或子目錄檔案

檔案系統作業系統中負責管理和訪問檔案資訊的軟體機構,它由管理檔案所需的資料結構(如目錄表、檔案控制塊、儲存分配表)和相應的管理軟體,以及訪問檔案的一組操作所組成。檔案系統從本質上是乙個處於使用者與外存之間的介面。從使用者角度,檔案系統遮蔽了對檔案訪問的實現細節,提供了簡單,統一的方法供使用者呼叫。

從作業系統的角度上,檔案系統是一種管理、組織檔案的工具。

一些典型的檔案系統有:

(1)fat32:windos採用的檔案系統

(2)ext3(extended file system):linux採用的檔案系統

(3)nfs:網路檔案系統

(4)iso9660:cd-rom的標準檔案系統

(5)reiserfs:效能很好的日誌檔案系統

根據老師粗略的講解和自學檔案的邏輯結構和物理結構、串聯檔案、隨機檔案等,特別是詳細了解了索引檔案的結構組織,對檔案的儲存管理進一步的了解。而檔案目錄是檔案系統在建立每乙個檔案的時候為其建立的檔案說明,也稱檔案控制塊fcb,它與檔案一一對應,隨著檔案的建立而誕生,隨著檔案的刪除而消失,並且可能隨著檔案內容的使用而發生動態改變。檔案的組成=,而所有的檔案說明組成了檔案目錄。

檔案目錄即檔名址錄,它是一張記錄所有檔案的名字及其存放位址的目錄表。表中還應包括關於檔案的說明和控制方面的資訊。它又分為一級文集目錄、二級檔案目錄和多級檔案目錄,方便了作業系統和使用者的使用和管理。

為了更了解檔案系統的知識,經過查閱有關資料、上網等方式,以ext 檔案系統為例做了一番了解。它是專門為linux設計的檔案系統被稱為擴充套件檔案系統(extended file system)或ext。目前的版本是ext3,在ext2基礎上公升級的日誌式檔案系統,下面是相關的學習筆記:

1.ext2檔案系統

ext2是 gnu/linux 系統中標準的檔案系統,乙個ext2檔案系統的檔案或目錄包括索引結點和資料塊兩個部分,索引結點存放檔案的屬性、訪問許可權、修改時間以及其他的一些資訊,而資料塊存放檔案的內容。超級塊是用於儲存檔案系統的控制資訊的資料結構,描述檔案系統的狀態、檔案系統型別、大小、區塊數、索引節點數等,存放於磁碟的特定扇區中。索引節點是用於儲存檔案的元資料的乙個資料結構,檔案的元資料,也就是檔案的相關資訊,和檔案本身是兩個不同的概念。

它包含的是諸如檔案的大小、擁有者、建立時間、磁碟位置等和檔案相關的資訊。ext2的特點為訪問檔案的效能極好,對於中小型的檔案更顯示出優勢,這主要得利於其簇快取層的優良設計。

其單一檔案大小與檔案系統本身的容量上限與檔案系統本身的簇大小有關,在一般常見的x86電腦系統中,簇最大為4kb, 則單一檔案大小上限為2048gb,而檔案系統的容量上限為16384gb。 但由於目前核心 2.4 所能使用的單一分割區最大只有2048gb,實際上能使用的檔案系統容量最多也只有 2048gb。

2.ext3檔案系統

ext3是一種一種日誌檔案系統,是對ext2系統的擴充套件與相容。日誌式檔案系統的優越性在於:由於檔案系統都有快取層參與運作,如不使用時必須將檔案系統卸下,以便將快取層的資料寫回磁碟中。

因此每當系統要關機時,必須將其所有的檔案系統全部shutdown後才能進行關機。

如果在檔案系統尚未shutdown前就關機 (如停電) 時,下次重開機後會造成檔案系統的資料不一致,故這時必須做檔案系統的重整工作,將不一致與錯誤的地方修復。然而,此一重整的工作是相當耗時的,特別是容量大的檔案系統,而且也不能百分之百保證所有的資料都不會流失。

為了克服此問題,使用所謂「日誌式檔案系統」,此類檔案系統最大的特色是,它會將整個磁碟的寫入動作完整記錄在磁碟的某個區域內,以便有需要時可以回溯追蹤。

由於資料的寫入動作包含許多的細節,像是改變檔案標頭資料、搜尋磁碟可寫入空間、乙個個寫入資料區段等等,每乙個細節進行到一半若被中斷,就會造成檔案系統的不一致,因而需要重整。

然而,在日誌式檔案系統中,由於詳細紀錄了每個細節,故當在某個過程中被中斷時,系統可以根據這些記錄直接回溯並重整被中斷的部分,而不必花時間去檢查其他的部分,故重整的工作速度相當快,幾乎不需要花時間。

總之,檔案系統的主要任務是分配外存空間,對使用者檔案和系統檔案進行管理,方便使用,這其中也涉及了檔案的共享和安全性等問題,所有我們還要在以後更加深入的學習了解這方面的有關內容,掌握好知識。

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