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作業系統 第十三章 檔案系統實例 第十三章 檔案系統實例 UNIX檔案系統 架構 inode Superblock Linux檔案系統 Windows 檔案系統 摘要 UNIX檔案系統 UNIX 是 Linux 作業系統的基礎架構。 兩者設計的基本概念上所支援的各種檔案系統大同小異。 UNIX 檔案系統 inode Superblock 架構 磁碟分割會切割成多個固定大小的區塊。 這些區塊依用途可分成三類： 系統相關資訊 儲存目錄與檔案紀錄的 inode 儲存檔案中的資料 UNIX 檔案系統的磁碟區塊分配示意圖 架構(續) 開機區塊 被作業系統保留，用來儲存系統的開機程式碼以及相關資訊。 Superblock 儲存這整個檔案系統的相關訊息。 inode 列表 儲存檔案系統中每個檔案與目錄的相關訊息。 資料區塊 真正用來儲存檔案資料的地方。 inode 主要用途 記錄檔案系統中的所有檔案以及目錄。 使用多階層式的索引 資料少則直接將資料指標指向某個儲存資料的區塊。 資料多則利用索引的方式間接找到所儲存資料的區塊，甚至是多層索引，最多三層。 inode的基本架構 Inode的基本架構(續) 模式 表示這個 inode 中的資料的意義為何。 擁有者訊息 記錄該 inode 的擁有者及其相關資訊，主要是供檔案系統用來對該 inode 的各項存取作控管。 大小 以位元為單位來記錄該檔案大小的數值。 時間戳記 記錄該 inode 有關的時間訊息，如建立時間以及最後一次被修改的時間等。 檔案系統控制區塊 每個行程都會有各自的開啟檔案表，開啟檔案表可以容納的檔案個數是固定的。 Superblock UNIX 檔案系統中有唯一的一個 Superblock 儲存整個檔案系統的相關資訊。 Superblock 所包含的資訊 檔案系統大小（以區塊為單位） 所有 inode 所使用的磁碟空間大小（以區塊為單位） 可用空間的區塊個數以及 inode 個數 可用空間列表 未使用的 inode 列表 第十三章 檔案系統實例 UNIX檔案系統 Linux檔案系統 虛擬檔案系統 一般檔案系統 日誌式檔案系統 其他檔案系統 Windows 檔案系統 摘要 Linux檔案系統 使用者可安裝各式各樣的檔案系統。 Linux 在各種作業系統平台之間的整合能力極佳。 屬於 UNIX 作業系統類的檔案系統多半有較完整的功能實作。 不屬於 UNIX 作業系統類的檔案系統可能會欠缺某些功能。 虛擬檔案系統 行程與檔案系統溝通的介面。 Linux 核心中的軟體層 負責處理所有使用者對檔案系統所下的指令 虛擬檔案系統的基本架構 虛擬檔案系統(續) 實體磁碟檔案系統 Ext2、Ext3 與 FAT-32 裝置檔案（device files） proc dev proc 不是一個佔有實體區塊的檔案系統，而是使用者要存取時才動態產生的。 虛擬檔案系統的目的是為了存取系統核心狀態的資訊 dev 所有可用的裝置都會被儲存在一個樹狀目錄中 一般檔案系統 依照不同的作業系統與實作方式，大致上可分為下列幾種： BSD檔案系統 微軟平台檔案系統 Ext2 檔案系統 BSD檔案系統 BSD 作業系統是另一類的 UNIX 作業系統，其中以 FreeBSD 最為常見。 FreeBSD 所採用的檔案系統稱之為 ufs 主要特色 可以在分割上再建立子分割，每個子分割皆可分別用來建置檔案系統。 微軟平台檔案系統 FAT16 檔名長度的上限提昇至 255 個字元 只能支援大小為 4 GB 以下的磁碟分割 FAT32 支援的最大分割容量為2 TB，但是不能支援 512 MB 以下的分割 NTFS 建立在保護檔案與目錄存取機制上，並且兼顧到磁碟空間使用與存取效率的檔案系統 使用不可分割交易的記錄來確保檔案系統的一致性 Ext2 檔案系統 區塊群組（block group）的使用 數個區塊結合起來，並利用此群組中的空間來儲存檔案與目錄的索引結構。 inode 的使用 每個 inode 都會對應到一個檔案或是目錄。 多階層的索引方式 可以快速地找到所需要的檔案資料。 區塊群組結構 區塊群組結構(續) Superblock 記錄區塊群組中的相關資訊，如區塊數目、inode 數目以及區塊大小等資料。 群組描述器 記錄資訊包含可用區塊的數目、區塊群組的目錄數量、區塊位元映射（block bitmap）以及 inode 位元映射（inode bitmap）的記錄位置。 區塊位元映射 記錄區塊群組中的資料區塊使用情況。 區塊群組結