Linux-----文件系统

文件大家都知道,前面的我的博客课程也为大家解释了关于文件的打开等,今天我们要谈论的是

文件在没被打开的时候在磁盘中的位置和找到它的方式。

画图为大家展示:

方便理解 我们从下面几个方面入手:

1. 看看物理磁盘

2. 了解一下磁盘的物理结构

3. 对磁盘的存储进行逻辑抽象

4. 引入文件系统----如何管理磁盘文件的

5. iNode 和 软硬链接

我们先从第一个开始

1. 看看物理磁盘

在了解磁盘之前给大家强调一下:计算机只认识二进制

磁盘长相和基本常识:

 这就是简单磁盘的物理结构的相关知识。

我们接着往下走

2. 了解一下磁盘的物理结构

上面就是磁盘的一些存储知识

有了上述知识做铺垫,那么我们该如何找到(定位)指定的扇区去找到我们想要的内容呢?

有下面三个步骤:     a.  找到指定的磁头

                                  b.  找到指定的磁面

                                  c.  找到指定的扇区

这里涉及到一个知识:CHS定址法

CHS定址法‌(Cylinder-Head-Sector)是一种用于确定磁盘上每个扇区位置的方法。它通过三个参数来标识磁盘上的每个扇区:‌柱面号‌(Cylinder)、‌磁头号‌(Head)和‌扇区号‌(Sector)‌1 2。

CHS定址法的具体参数

  1. 柱面号(Cylinder)‌:表示磁盘上的一个圆柱体,即多个盘面共享的同一磁道集合。柱面号是磁盘结构的一部分,范围通常从0开始‌1 3。
  2. 磁头号(Head)‌:表示磁盘上的一个盘面,每个盘面都有一个对应的磁头。磁头号是用于确定数据存储在哪一个盘面上,范围取决于盘片的数量‌1 3。
  3. 扇区号(Sector)‌:表示磁道上的一个扇区,是磁盘读写的基本单位。扇区号是从1开始的编号,表示具体是哪个扇区‌1 3。

CHS定址法的工作原理

CHS定址法通过确定文件所在的盘面、磁道和扇区来定位文件的具体位置。具体步骤如下:

  1. 确定盘面‌:首先确定数据存储在哪一个盘面上,即确定磁头号。
  2. 确定磁道‌:在确定的盘面上,找到数据所在的磁道,即柱面号。
  3. 确定扇区‌:最后确定该磁道上的具体扇区,即扇区号‌1 2。

CHS定址法的应用场景

CHS定址法主要用于传统的硬盘驱动器(HDD)中,通过这种定位方式,系统可以准确地找到并访问存储在硬盘上的数据。随着固态硬盘(SSD)的普及,CHS定址法逐渐被LBA(Logical Block Addressing)所取代,但仍然在部分老式系统中使用‌2。

上面的知识大家了解即可、

通过上面的知识我们就可以知道两个问题的答案:

1.磁盘中的盘片为什么要旋转?

答案: 用来定位扇区

2.磁头为什么要左右摆动?

答案:用来定位轨道

3. 对磁盘的存储进行逻辑抽象

我们以操作系统的视角对磁盘这样的设备进行管理和抽象

再给大家讲解一下分区的定义,就是将磁盘分成很多的区,来进行管理,

我们拿出其中一个分区来为大家进行抽象讲解: 

 大家可以看看,还有的由于里面的内容有点多,在外面给大家解释:

Block Group ext2 文件系统会根据分区的大小划分为数个 Block Group 。而每个 Block Group 都有着相 同的结构组成。政府管理各区的例子
超级块( Super Block ):存放文件系统本身的结构信息。记录的信息主要有: bolck inode 的总量, 未使用的block inode 的数量,一个 block inode 的大小,最近一次挂载的时间,最近一次写入数据的 时间,最近一次检验磁盘的时间等其他文件系统的相关信息。Super Block 的信息被破坏,可以说整个 文件系统结构就被破坏了
GDT Group Descriptor Table :块组描述符,描述块组属性信息,有兴趣的同学可以在了解一下
块位图( Block Bitmap ): Block Bitmap 中记录着 Data Block 中哪个数据块已经被占用,哪个数据块没 有被占用。
将属性和数据分开存放的想法看起来很简单,但实际上是如何工作的呢?我们通过 touch 一个新文件来看看如何工 作。
[root@localhost linux]# touch abc
[root@localhost linux]# ls -i abc
263466 abc
为了说明问题,我们将上图简化:
创建一个新文件主要有一下 4 个操作:
1. 存储属性
内核先找到一个空闲的 i 节点(这里是 263466 )。内核把文件信息记录到其中。
2. 存储数据
该文件需要存储在三个磁盘块,内核找到了三个空闲块: 300,500 800 。将内核缓冲区的第一块数据 复制到300 ,下一块复制到 500 ,以此类推。
3. 记录分配情况
文件内容按顺序 300,500,800 存放。内核在 inode 上的磁盘分布区记录了上述块列表。
4. 添加文件名到目录
新的文件名 abc linux 如何在当前的目录中记录这个文件?内核将入口( 263466 abc )添加到目录文 件。文件名和inode 之间的对应关系将文件名和文件的内容及属性连接起来。
理解硬链接
我们看到,真正找到磁盘上文件的并不是文件名,而是 inode 。 其实在 linux 中可以让多个文件名对应于同一个
inode [root@localhost linux]# touch abc [root@localhost linux]# ln abc def [root@localhost linux]# ls -1i
abc def 263466 abc 263466 def
abc def 的链接状态完全相同,他们被称为指向文件的硬链接。内核记录了这个连接数, inode
263466 的硬连接数为 2
我们在删除文件时干了两件事情: 1. 在目录中将对应的记录删除, 2. 将硬连接数 -1 ,如果为 0 ,则将对应 的磁盘释放。
软链接
硬链接是通过 inode 引用另外一个文件,软链接是通过名字引用另外一个文件,在 shell 中的做法
263563 -rw-r--r--. 2 root root 0 9月 15 17:45 abc
261678 lrwxrwxrwx. 1 root root 3 9月 15 17:53 abc.s -> abc
263563 -rw-r--r--. 2 root root 0 9月 15 17:45 def

acm
下面解释一下文件的三个时间:
Access 最后访问时间
Modify 文件内容最后修改时间
Change 属性最后修改时间
以上就是今天 的博客
后续为大家更新 动静态库-
感谢你的观看

 

 

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