29.操作系统对磁盘的4层抽象小结

Posted 2022-08-03 PacosonSWJTU

【README】

本文总结了操作系统 对磁盘的4层抽象，并给出了详细介绍的post 链接；

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【1】对磁盘的4层抽象

【1.1】对磁盘的第1层抽象

通过盘块号读写磁盘（读写多个扇区）；

• 因为磁盘底层操作的单位是扇区（512字节），若以扇区为读写单位，读写速度太慢；
• 参见： 24.原生磁盘的使用_PacosonSWJTU的博客-CSDN博客

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【1.2】对磁盘的第2层抽象

用队列缓存多个进程读写的盘块号；

• 因为操作系统是多进程图像，管理多个进程，走走停停，同步向前推进；
• 参见：24.原生磁盘的使用_PacosonSWJTU的博客-CSDN博客

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【1.3】对磁盘的第3层抽象

通过 文件 操作磁盘；

• 因为用户程序操作通过盘块号读写磁盘太底层，不太方便；所以引入文件来操作磁盘；
• 参见：25.从生磁盘到文件_PacosonSWJTU的博客-CSDN博客

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【1.4】对磁盘的第4层抽象

整个磁盘抽象为文件系统；

• 整个磁盘就包括了 目录，子目录列表，文件列表，或目录树；
• 参见： 27.目录与文件系统_PacosonSWJTU的博客-CSDN博客

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【2】磁盘格式化

0）磁盘格式化

1.4节 我们讲到操作系统 把整个磁盘抽象为 文件系统；

磁盘格式化后的结构如下：

1）整个磁盘格式化以后，就会形成目录树结构，包括

• 引导块；
• 超级块；
• i节点位图（inode位图）；
• 盘块位图；
• i节点（inode数组）；第1项就是根目录inode；
• 数据区；

2）整个磁盘格式化后各个部分的内容构成：

• 引导块：操作系统引导扇区 ；
• 超级块：记录了 i节点位图，盘块位图的盘块大小；超级块起始盘块号加上i节点位图盘块大小，再加上盘块位图盘块大小就可以得到i节点的起始盘块，而i节点的第1块存储的就是根目录信息，根目录存储了 FCB数组指针，子目录项列表；
• i节点位图（Inode位图）：新建一个文件，即新建一个inode，把该文件对应的inode设置为1；相反，删除一个文件（或inode），则该inode设置为0；
• 盘块位图： 各个盘块使用情况（0-空闲，1-占用）；

补充： superblock 超级块非常重要；

• 要想使用一个磁盘或u盘，需要先把u盘 挂载 mount到系统；mount的作用就是读取磁盘或u盘的超级块到内存，解析出 i节点位图，盘块位图；
• 根据 i节点位图和盘块位图可以计算出i节点的起始盘块号；
• 读取i节点的第1个盘块的内容，即根目录FCB的信息；根目录FCB存储了子目录项列表；

【小结】

• 以上内容介绍了一个目录树（逻辑）如何实现在磁盘（物理）上的；
• 参见： 27.目录与文件系统_PacosonSWJTU的博客-CSDN博客