Linux 内核设计艺术 第四章.pdfVIP

第4 章 文件操作 在第3 章中 已经加载了硬盘文件系统 标志着用户能够以文件的形式对硬盘上的数据 ， ， 进行访问了 为何要以文件的方式访问硬盘数据 直接以扇区的方式对硬盘进行访问难道不 。 ， 行吗 不能说不行 但是存在许多的问题 比如 通常来说 用户所要使用的数据都要大于 ？ ， 。 ， ， 一个扇区 这就意味着这些数据需要存储在多个扇区上 一个简单的方法是将这些数据存储 ， 。 在一段物理上连续的扇区中 但是 随着数据不断地被修改 删除和添加 硬盘中很快就会 。 ， 、 ， 产生大量没有存储数据的碎片 而且理论和实际都表明碎片会越来越多 最终整个硬盘几乎 ， ， 被碎片填满 比碎片尺寸大的数据将无法利用这些碎片 如果不进行整理 硬盘虽然有大量 ， 。 ， 的未用空间 却无法写入数据 浪费了宝贵的硬盘存储空间 整理碎片又非常耗时 ， ， 。 。 操作系统的设计者想出了 以碎制碎 的策略 既然对数据的频繁操作会使得硬盘存 “ ” 。 储空间变碎 索性就事先把硬盘的存储空间人为分成许多规则的 整齐划一的小块 把数 ， 、 ， 据存放在这样的块中 这就是块设备的由来 通常 块的大小是扇区大小的整数倍 不同 ， 。 ， ， 的操作系统块的大小略有不同 在Linux 0 . 11 中 一个块的大小是 1KB 就是两个扇区 ， ， ， 。 为了实现这个创意 操作系统的设计者提出了文件系统的设计方案 文件系统不仅实现了 ， 。 这个创意 还进一步解决了在存储数据时不会覆盖已经存在的数据的问题 这一点意义重大 ， ， 。 文件系统首先设计了一个数据结构 管理属于同一个文件的所有的块 对于Linux 0.11 来 ， 。 说 这个数据结构就是i 节点 由于i 节点的数量极其庞大 需要一个数据结构来管理i 节点的 ， 。 ， 使用情况 这个数据结构就是i 节点位图 ， 。 另外 硬盘上的块数量也是极其庞大的 同样需要一个数据结构来标识块的使用情况 这个 ， ， ， 数据结构就是逻辑块位图。 以上这些数据结构的功能 大小 所处位置各不相同 需要一个总的数据结构来管理 这个 、 、