orange's学习--第九章： 文件系统理解

我们在第4章的时候就研究过FAT12。FAT12算是很简单的文件系统了，既然我们已经比较熟悉它，就让我们结合它的结构来分析一下一个文件系统都需要哪些要素。我们来参考图4.1，图分四个部分，分别是引导扇区、FAT表、根 目录区和数据区。其中引导扇区中不仅包含引导代码，而且包含BPB （见表4.1），它包含诸如根 目录文件数最大值之类的信息，可算是文件系统的Metadata；FAT表记录的是整个磁盘扇区的使用情况，有哪些扇区未被使用，以及每个文件占用哪些扇区等；根目录区则是文件的索引了，那里记录了文件的名称、属性等内容。 

   这么看来，一个简单的文件系统大致需要这么几个要素： 

       要有地方存放Metadata； 
       要有地方记录扇区的使用情况； 
       要有地方来记录任一文件的信息，比如占用了哪些扇区等； 
       要有地方存放文件的索引。 

这些要点不难理解，而且如果你分析其他文件系统的话，也基本是这些要素。与此同时，只要具备了这些要素，一个文件系统基本就可用了——至于好坏，那不是我们这样的初学者要考虑的问题。好了，根据这些要素，同时参照Minix的文件系统，我们就把我们的文件系统设计成如图9.6所示的样子。 

可以看到，总体上来看，它几乎是把前述的各要素一字排开： 

       要有地方存放Metadata—— 占用整整一个扇区的superblock； 
       要有地方记录扇区的使用情况——sectormap； 
       要有地方来记录任一文件的信息，比如占用了哪些扇区等──inode map以及被称作inode_array的i-node真正存放地； 
       要有地方存放文件的索引──root数据区。 

superblock通常也叫超级块，文件系统的Metadata我们统统记在这里。sector map是一个位图，它用来映射扇区的使用情况，用1表示扇区已被使用，0表示未使用。i-node是UNIX世界各种文件系统的核心数据结构之一，我们把它借用过来。每个i-node对应一个文件，用于存放文件名、文件属性等内容，inode_array就是把所有i-node都放在这里，形成一个较大的数组。而inode map就是用来映射inode_array这个数组使用情况的一个位图，用法跟sector map类似。root数据区类似于FAT12的根目录区，但本质上它也是个普通文件，由于它是所有文件的索引，所以我们把它单独看待。为了简单起见，我们的文件系统暂不支持文件夹，也就是说用来表示 目录的特殊文件只有这么一个。这种不支持文件夹的文件系统，其实也不是我们的首创，历史上曾经有过，而且这种文件系统还有个名字，叫做扁平文件系统 （Flat File System）。