【學習筆記】檔案系統結構 二

4.2 
磁碟檔案的儲存

UNIX檔案系統的儲存通過目錄和檔案系統結構共同完成，其中前者儲存了檔案的階層，後者儲存了檔案的位置與內容。

 

1目錄檔案

在UNIX中，目錄是一種特殊的檔案，它的內容是一系列的目錄項，每個目錄項由該目錄下的一個檔案名稱及此檔案佔用的i節點編號兩部分組成。可以通過”ls
–ai”命令查看各目錄項內容。

目錄搭建了一個樹狀檔案結構體系，並且記錄了檔案名稱和i節點之間的對應關係，從而在檔案名稱與檔案屬性，內容之間架起了一座橋樑。

 

2磁碟檔案

檔案系統通過目錄記載檔案名稱及其對應的i節點編號，通過i節點記錄檔案的資訊與內容。事實上，i節點直接記錄的只是檔案的屬性，檔案的具體內容儲存在資料區的資料區塊中，i節點中僅保留了一個”磁碟地址表”來記錄檔案內容儲存的位置。

“磁碟地址表”由13個塊號組成，每個塊號佔用4個位元組，代表了資料區的一個資料區塊編號。

 

 

UNIX檔案系統採用三級索引結構隱藏檔，它把”磁碟地址表”分為直接索引地址，一級間接索引地址，二級間接索引地址和三級間接索引地址四個部分。

UNIX檔案儲存體方式複雜，在處理大檔案時，由於間接索引的存在，導致磁碟利用率低，資料定址速度慢，但是在處理小檔案時卻非常便利，長度不高於10K的檔案可以直接定址，實際上，統計資料表明，在UNIX中，80%為小檔案，20%為大檔案，其中85%的檔案小於8K，48%的檔案小於1KB,只有1%的檔案為超大檔案。

 

 

3連結檔案

連結檔案分為永久連結檔案和符號連結檔案。建立檔案的永久連結並不佔用額外的磁碟塊，它在目錄檔案中增加一個目錄項。登記了檔案名稱和被連結檔案的i節點號，再將i節點中di_nlink（檔案連結數）欄位值加1即可。連結檔案是原檔案的另外一個訪問路徑，二者指向同一塊磁碟地區，因此，通過永久連結變更檔，就是更改原檔案本身。

在執行刪除檔案操作時，檔案系統將i節點di_nlink欄位減1，只有當值為0時，即沒有任何連結指向該節點時，才真正從磁碟上刪除檔案。

永久連結只能在檔案系統內實現，當跨越檔案系統連結時，需要建立符號連結，符號連結又名軟連結，它類似於window中的捷徑，本身是佔用磁碟塊的檔案，內容上記錄了一個指向目標檔案的連結，訪問時作業系統先讀取此連結再讀取目標檔案。

 

 

4磁碟檔案讀取工作原理

下面，我們以命令”cat T1.c”執行過程為例

步驟一：在目前的目錄檔案中尋找檔案T1.c及對應的i節點編號，假設為1109

步驟二:在i節點表中讀取第1109號節點

步驟三：讀取i節點中檔案屬性，存取權限等資訊。

步驟四：讀取i節點中磁碟地址表，按照三級索引規則在資料區讀取檔案內容。