文件管理系统

前言：之前我们讨论的是被打开文件的管理，那么未被打开的文件是如何管理的呢？

1.认识磁盘设备

1.1磁盘的物理结构

磁盘是由盘片（盘面，扇区，磁道，柱面），磁头，马达构成。具体工作如下：

  1.2磁盘的存储结构

磁盘的基本存储单元是扇区，一个扇区是512byte。尽管不同磁道的扇区大小不同，但是都是存储着512byte的数据。

如何定位扇区呢？首先可以通过柱面（同心圆同半径的磁道）确定磁道，通过磁头确定盘面，最后通过盘片的旋转确定扇区。这就是CHS寻址法。

1.3磁盘的逻辑结构

我们可以想象把磁盘扯开成一条，将其抽象成现性结构。

将其抽象成一个sector arr[N]的数组，这样就能将对磁盘的管理抽象成对一个数组的管理。知道扇区的下标，就能找到扇区的物理地址。这就是LBA寻址方法。 

在操作系统方面我们使用的LBA方法对磁盘进行管理，机械结构方面采用的是CHS方法对磁盘进行实际的读写。这样达到了方便管理，且不与硬件强耦合的目的。

2.认识OS的读取

虽然disk是以512byte的基本单位对数据存储，但是OS一次性是对文件系统的多个扇区进行读取的，常见的就有4kb为基本单位进行读取。

OS哪怕只读1bite的数据，也必须一次性将4kb的数据load到内存中读取或者修改，有必要再写回磁盘中。

操作系统对内存的管理也是以4kb大小的空间进行划分管理的，我们称为页。

3.文件管理系统

我们对磁盘的管理采用分治的思想,先将整个磁盘分区，也就是分为C盘D盘等，再将分区的再分组，再将组分为小块，通过对块的管理就能对整个磁盘的管理

例如我们创建文件的时候，首先就是在inode bitmap中找一个空的inode，并置为1， 在inode table中填写文件属性，再将data blocks中写数据，并映射块编号到inode 的blocks数组中，并将block bitmap中的特定数据块置为1.

我们删除文件，就只需要将文件的inode bitmap和blocks bitmap中对应的块置为0.

3.1目录文件

目录也是文件，目录的data blocks中存储着目录中文件名和inode的映射关系。因此我们可以理解

目录的r权限可读，意味着我们可以查看目录文件信息。也就是data blocks

目录的w权限可写，意味着我们可以在目录中创建文件，也就是在data blocks写文件名和inode映射关系

目录的x权限可执行，意味着我们可以在打开进入一个目录

4.软硬链接

4.1软链接

在linux中使用指令ln -s 目标文件 文件名，即可创建目标文件的软链接。

软链接的文件具有独立的inode，其指向的data blocks中存储的是目标文件的文件地址。

4.2硬链接

在linux中使用ln 目标文件 文件名，即可创建目标文件的硬链接。

硬链接与目标文件具有相同的inode ，意味着其指向相同的data blocks。例如我们的. 和..都是硬链接。

当我们删除原目标文件时，hardlink并不受影响，但text会因为找不到文件而无法访问。

4.3链接数

 

这样我们就能理解了，如果当一个inode的引用计数变为0时，才会真正的删除。