文件系统

打开的文件在内存中，前面谈过了，但是大量的文件在磁盘上未打开，OS就需要对它们进行管理，这些就是磁盘文件。

首先了解磁盘：

磁盘的物理结构：

在计算机中磁盘几乎是唯一机械存储设备，是永久存储介质，而相应的内存则是断电数据易丢失的存储介质。

磁盘主要特点如下：

磁盘盘面：文件数据在盘面上，两面都可以放数据

马达：磁盘主轴下有马达带动盘片高速旋转，盘片的旋转决定访问盘片的区域

读写磁头：磁头摆动决定访问磁盘内侧还是外侧吗，一个面对应一个磁头

电路板：磁盘中有电路板，用于接收磁盘协议

磁盘的制作工艺要求高：无尘环境，防抖（怕摔）

计算机读取磁盘原理：磁性物质有NS极，对计算机而言可以区分0，1

磁盘的存储结构

草图大概如下：

数据存储在磁盘上这些同心圆上，也就是磁道

数据存储的基本单位是一个扇区，是512字节（byte）

磁盘访问的基本单位是一个扇区，可以一次访问多个扇区

读写磁盘需要查找到某一个面，某一个磁道，某一个扇区对应了一个地址，这个地址叫做CHS地址（柱面，盘面，扇区）

磁盘的逻辑抽象结构

比如我们以前听力用的磁带，将它拉出是一条线。同理将盘片想象成线性结构，于是这些磁盘存储结构就像连续的数组一样，这个地址是逻辑块地址LBA，管理磁盘就是对这些数组的管理，使用LBA地址，访问磁盘的时候转换成CHS地址即可。

磁盘的基本存储单位是512字节，但是IO的基本单位是4KB，这是为了提高IO的效率，为什么不保持二者的大小一样呢？这是因为硬件和软件各自是需要发展的，为了便于各自的发展，软件和硬件应当不具有强相关性，内存读取的大小也是4KB。

那么如何管理500G甚至更大的磁盘空间呢？

要管理大的内存空间，需要用到分而治之的思想，比如说将它分成100份，每份就是5G，那么只需要管理好5G的空间，再将这种管理的方法应用到每这100份空间当中就可以了。

管理文件

EXT2文件系统管理的方案是这样的，将整个大的磁盘分区分成一个个块组的概念，然后再各自对快组进行管理。将对每个块组的管理方法应用到所有对块组的管理方法上，这边是分而治之的思想。如图：

注意：保存文件=保存文件的内容+保存文件的属性，Linux将文件内容和属性分开存储，内容放在block中以4KB为单位，文件属性数据放在inode中，以128字节为单位，文件属性是固定的稳定的大小。

各个属性作用：

Boot Block：包含内容有分区表和OS在什么地方，便于加载OS，也就是开机

Data blocks：占据了大部分磁盘空间，以(4KB)块为单位，保存文件内容

inode table：以128字节为单位,保存inode属性，有一个inode编号，一般一个文件对应一个inode号，查看inode编号可以用ls的 -i 选项，也可以用stat查看文件更详细的信息。

比如：查看inode编号

Block Bitmap ：标识数据块（Data blocks）是否被占用的位图

inode Bitmap：标识inode块是否被占用的位图

Group Descriptor Table:存储inode数量，起始inode编号，多少block已使用，剩余多少block，总group大小，又称GDT块组描述符

super block：文件系统的顶层数据结构，管理整个分区，存放文件系统本身的结构信息，记录的信息主要有：bolck 和 inode的总量，未使用的block和inode的数量，一个block和inode的大小等等，但是每个块组都有一份，这是为了在块组内做备份,当其中一个损毁，可以用别的块组做数据恢复。