秦皇岛美食:我们来看一下,关于文件系统的一些知识

2021-09-13 141 views 3

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首先,【我】们来看一下磁盘的内部结构:

磁盘是由盘面+读写《磁头》+主轴+组合臂+磁臂组成,我们忽略机械组件,「主要研究读写《磁头》」(『读取和写入数据』)和盘面两(<存储数据>)

〖然〗后,「我们」再来领会一下关于磁盘的一些名词:

磁道:我们可以把盘面当成是由无数个巨细不一样的〖圆〗圈组成,盘面上一圈一圈的就叫磁道

柱面:所有的盘面上统一『位置』的磁道会(形)成一个圆柱体,我们把它叫《做》柱面

(扇区):每个磁道上面,可以分成一个一个的(扇区),(扇区)是<存储数据>的<最小单元>

 

 之后,‘我们来’看一下磁盘是若何事情的:

旋转:磁盘运行的时刻,是由主轴带着盘面飞速旋转,转速越快的磁盘,『读写的』速率就会越快

《寻道时《{间}》》:当我们从磁盘上读数据的时刻,我们会告诉《磁头》,我要取x盘面y磁道z(扇区)上面的数据((或者叫)x柱面y《磁头》z(扇区)),〖然〗后对应的《磁头》就会指到该磁道上面,“{我们把这个历程}叫”《做》”《寻道时《{间}》》”

【旋转时】《{间}》:《磁头》『找到该磁道以后』,<再由主轴动>员旋转道对应的扇面,“{我们把这个历程}叫”《做》”【旋转时】《{间}》“

读取时《{间}》[:所有磁盘读取数据的时《{间}》就是《寻道时《{间}》》加【旋转时】《{间}》

下面,‘我们再来’看一下什么是”<(《“(块)”》)>“:

〖为了使我〗们见告磁盘去寻找磁盘『位置』的时刻加倍利便,我们发明晰LBA(Logical Block Address)的寻址方式,把磁盘逻辑上分成一个个”<(《“(块)”》)>“,给这些<(《“(块)”》)>依次编<「〖“号”〗」>,好比:1、2、3...,n;‘我们〖在〗寻找磁盘『位置』’的时刻,只『需要』把”<(《“(块)”》)>“『的编』<「〖“号”〗」>告诉磁盘,〖然〗后磁盘会〖在〗内部将”<(《“(块)”》)>“编<「〖“号”〗」>转换成盘面+磁道+(扇区)来读取写入数据,格式化的历程就是将磁盘举行分”<(《“(块)”》)>“

接下来,‘我们来’看一下(扇区)和<(《“(块)”》)>之《{间}》的关系:

(扇区)是磁盘<存储数据>的<最小单元>,磁盘自己并没有<(《“(块)”》)>『的观点』,我们可以把<(《“(块)”》)>看成是逻辑上的磁盘单元,差别的文件〖系统中〗,<(《“(块)”》)>‘的巨细是’差别的

〖在〗linux〖系统中〗,我们通过下面的下令,可以查看(扇区)的巨细:fdisk -l | grep Sector, 查看<(《“(块)”》)>的巨细:tune2fs -l /dev/vda1 | grep "Block size",ext4文件〖系统中〗,block‘的巨细是’4096byte(4k),(则一)个block包罗8个(扇区)

下面,我们来思索一下,当我们想存一张48k巨细的照片,流程会是什么样的呢:

有一种方式是「这样」的:

「我们下令硬盘」 ,我『需要』12个<(《“(块)”》)>来存数据,你把<(《“(块)”》)>『的编』<「〖“号”〗」>返回我,之后磁盘返回《空闲》<(《“(块)”》)>『的编』<「〖“号”〗」>给我,分别是3,9,11,24,33...,我们凭据磁盘返回给我们『的编』<「〖“号”〗」>,将数据存入磁盘,〖然〗后记下这些<(《“(块)”》)>『的编』<「〖“号”〗」>,‘以便〖在〗下次『需要』读取’{图片的时刻使}用

用这个方式,一两条数据还好,<要是成千>上万条,那还不溃逃了。

实际上我们现〖在〗使用的方式是这个样子的:

找到一个目录,〖然〗后把图片放进去就可以了,就这么利便,我们下一次读取的时刻,只『需要』记着文件的目录和文件名就好了,【剩下的】事情就交给操作系统来完成了,操作系统〖在〗这个历程中,‘都《做》了哪些事情呢’

我们接着来看,当我们读取写入文件的时刻,操作系统帮我《做》了哪些事情呢:

我们建立一个文件以后,操作系统纪录文件对应的<(《“(块)”》)>编<「〖“号”〗」>,好比文件img.jpg占有磁盘<(《“(块)”》)>1~12,然则操作系统详细是若何治理文件对应的<(《“(块)”》)>的呢,{它也想了许}多设施。

方式一:接纳延续的<(《“(块)”》)>来存储文件,“「这样」”《做》的利益是,接见文件的效率会很好,然则不延续的<(《“(块)”》)>无法使用,会造成磁盘严重的虚耗。

方式二:接纳链式的方式存储文件,文件从第一<(《“(块)”》)>磁盘最先,(形)成一条链,「这样」就解决了磁盘虚耗的情(形),然则读取的效率又慢了许多。

《方式三》:专门〖在〗磁盘中划分出一些特殊的磁盘<(《“(块)”》)>,这些<(《“(块)”》)>不存储真实的数据,专门存放文件对应的存『放数据』<(《“(块)”》)>『的编』<「〖“号”〗」>,我们把「这样」的磁盘<(《“(块)”》)>叫《做》inode索引<(《“(块)”》)>,「这样」,“(当我们读取文)”件的时刻,先去inode索引<(《“(块)”》)>“中查找对应的”数据<(《“(块)”》)>,〖然〗后再去取数据。这个方式是不是好了许多呢

 

 

我们接受了《方式三》的方式,那么‘我们来’看一下inode节点内里都放了些什么东西:

每一个文件都对应了一个inode<(《“(块)”》)>:inode<(《“(块)”》)>内里不仅存储了真实数据存放的数据<(《“(块)”》)>『的编』<「〖“号”〗」>,【还纪】录了文件的权限,「所有」者,建立时《{间}》等等信息。

接下来,‘我们来’看一下inode<(《“(块)”》)>【可能会带来什么】问题

我们来举个栗子:假设我们的inode‘的巨细是’4096byte,存放非数据<(《“(块)”》)>信息用掉了512byte,【剩下的】3584byte可以用来存『放数据』<(《“(块)”》)>对应的信息,每个数据<(《“(块)”》)>编<「〖“号”〗」>的存储『需要』32byte,也就是这个inode({可以存储})3584/32=112个编<「〖“号”〗」>,及112个数据<(《“(块)”》)>,112个数据<(《“(块)”》)>可以存放112*4096byte巨细的数据,然则文件巨细要是超出『这个巨细怎么办呢』,那inode岂不是放不下这些信息了吗

针对上面的问题,‘我们来’看一下什么是《{间}》接<(《“(块)”》)>:

《{间}》接<(《“(块)”》)>的降生,“就是解决大”文件的inode问题,如下图,我们使用一个『位置』,来纪录指向另一个存放文件信息的<(《“(块)”》)>,这个叫《做》一次《{间}》接<(《“(块)”》)>,还可以以同样的方式《做》出二次、三次《{间}》接<(《“(块)”》)>,「这样」就解决了大文件存(储的问题)。

 

知道了文件的索引<(《“(块)”》)>,‘我们来’看一下‘目录的’inode索引<(《“(块)”》)>:

目录同样有inode索引<(《“(块)”》)>,然则目录内里指向的磁盘<(《“(块)”》)>内里存放的是子目录和文件对应的文件inode索引<(《“(块)”》)>『的编』<「〖“号”〗」>。

 

 

我们来看一个例子,若是我们要查看/tmp/test.log文件流程是什么样的呢:

首先我们找到/‘目录的’inode---找到/‘目录磁盘’<(《“(块)”》)>---找到tmp目录inode----找到tmp磁盘<(《“(块)”》)>---找到test.log的inode---找到对应的数据<(《“(块)”》)>

 

 

‘我们来’看一下,‘若是要’删除/tmp/test.log,我们『需要』《做》些什么呢:

〖在〗‘目录的’磁盘<(《“(块)”》)>中删除文件指向纪录,删除test.log的inode,删除数据盘中的数据

下面,‘我们来’看一下文件时若何治理《空闲》<(《“(块)”》)>的:

我们〖在〗写入数据的时刻『需要』知道哪些<(《“(块)”》)>时《空闲》〖可用的〗,怎么样来治理这些‘空’闲的<(《“(块)”》)>呢,位图法出来了,我们找一个<(《“(块)”》)>,每一位都代表一个<(《“(块)”》)>编<「〖“号”〗」>,1【示意使】用,0示意《空闲》。

接下来,‘我们来’看一下ext2文件系统对磁盘的结构组成:

MBR:‘主要由指导代码和’磁盘分区表组成,分区表内里纪录的每个分区的起始『位置』和竣事『位置』

<(《“(块)”》)>组:每个分区又会被分成多个快组,快组的结构都是一样的,由超级<(《“(块)”》)>、快组(形)貌、<(《“(块)”》)>位图、inode位图、inode<(《“(块)”》)>、数据<(《“(块)”》)>组成

超级<(《“(块)”》)>:超级<(《“(块)”》)>内里存着快组的一些信息,如:磁盘的<(《“(块)”》)>数、每个磁盘<(《“(块)”》)>的巨细、‘空’闲的inode和磁盘<(《“(块)”》)>个数等

磁盘<(《“(块)”》)>位图、inode位图、inode<(《“(块)”》)>、数据<(《“(块)”》)>这些不用先容我们也知道是干什么的了。

 

至此,整个文件系统初略的架构我们大致就梳理清晰了。

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