前面博客講解的是內存級文件管理,接下來介紹磁盤級文件管理

文件系統分為兩部分

1. 內存級文件系統 : OS加載進程 ,進程打開文件, OS為文件創建struct file?和文件描述符表 ,將進程與打開的文件相連,?struct file 內還函數有指針表,?屏蔽了底層操作的差異,struct file中還有內核級文件緩沖區(提高效率)
2. 磁盤級文件系統:?管理磁盤上的文件

磁盤結構

它通過磁性材料或閃存技術將數據持久化存儲，即使在斷電后數據也不會丟失

主要分為機械硬盤（HDD）和固態硬盤（SSD）

今天我們講解機械硬盤

機械硬盤（HDD，Hard Disk Drive）

• 工作原理：

  • 使用磁性材料涂覆的旋轉盤片存儲數據, 比如磁性南極代表1 ,磁性北極代表0(打比方)

  • 通過磁頭在盤片上移動來讀寫數據

定位扇區

CHS尋址模式

????????在硬盤的傳統尋址模式中，數據是通過柱面（Cylinder）、磁頭（Head）、扇區（Sector）的組合來尋址的，這種方式被稱為CHS尋址（Cylinder-Head-Sector）

????????扇區:?磁盤存儲數據的基本單位 ,512字節, 因此,磁盤是塊設備

????????柱?上的每個磁道，扇區個數是?樣的

注意: C H都是從0編碼 ,S從1編碼

真實過程??個細節：傳動臂上的磁頭是共進退的

LBA邏輯塊尋址模式

????????LBA(Logical Block Addressing)邏輯塊尋址模式。在 LBA 模式下，我們知道硬盤上的一個數據區域由它所在的磁頭、柱面（也就是磁道）和扇區所唯一確定。

????????在LBA地址中，地址不再表示實際硬盤的實際物理地址（柱面、磁頭和扇區）。LBA編址方式將 CHS這種三維尋址方式轉變為一維的線性尋址，它把硬盤所有的物理扇區的C/H/S編號通過一定的規則轉變為一線性的編號，系統效率得到大大提高，避免了煩瑣的磁頭/柱面/扇區的尋址方式。

????????在訪問硬盤時，由硬盤控制器再這種邏輯地址轉換為實際硬盤的物理地址。

????????OS只需要使?LBA就可以了！！LBA地址轉成CHS地址，CHS如何轉換成為LBA地址。誰做啊？？磁盤?自己來做！固件(硬件電路，伺服系統)

LBA與C/H/S 之間的轉換:

LBA =柱面號C*單個柱面的扇區總數 +?磁頭號H*每個磁道扇區的數量+?扇區號S-1

? ? ? ?=柱面號*(磁頭數*每個磁道扇區數)+磁頭號H*每個磁道扇區的數量+?扇區號S-1
?

柱面號C = LBA//(磁頭數*每磁道扇區數)? ?就是單個柱面的扇區總數

磁頭號H =(LBA% (磁頭數* 每磁道扇區數)) //?每磁道扇區數

扇區號S =(LBA%?每磁道扇區數)+1

//?代表除法向下取整

????????所以：從此往后，在磁盤使用者看來，根本就不關心CHS地址，?是直接使?LBA地址，磁盤內部自己轉換。所以： 從現在開始，磁盤就是?個? 元素為扇區? 的?維數組，數組的下標就是每?個扇區的LBA地址。OS使用磁盤，就可以??個數字訪問磁盤扇區了。

在磁盤如何管理文件

引入"塊"概念

????????其實硬盤是典型的“塊”設備，操作系統讀取硬盤數據的時候，其實是不會?個個扇區地讀取，這樣 效率太低，?是?次性連續讀取多個扇區，即?次性讀取?個”塊”（block）。

?????????硬盤的每個分區是被劃分為?個個的”塊”。?個”塊”的??是由格式化的時候確定的，并且不可 以更改，最常?的是4KB，即連續?個扇區組成?個”塊”。”塊”是?件存取的最?單位。

注意：

• 磁盤就是?個三維數組，我們把它看待成為?個"一維數組"，數組下標就是LBA，每個元素都是扇區
• 每個扇區都有LBA，那么8個扇區?個塊，每?個塊的地址我們也能算出來.
• 知道LBA：塊號 = LBA / 8
• 知道塊號：LAB=塊號*8+n? (n是塊內第幾個扇區 1<= n <=8)

引入"分區"概念

????????其實磁盤是可以被分成多個分區（partition）的，以Windows觀點來看，你可能會有?塊磁盤并且將 它分區成C,D,E盤。那個C,D,E就是分區。分區從實質上說就是對硬盤的?種格式化。但是Linux的設備 都是以文件形式存在，那是怎么分區的呢？

????????柱面是分區的最?單位，我們可以利?參考柱?號碼的?式來進?分區，其本質就是設置每個區的起 始柱?和結束柱?號碼。此時我們可以將硬盤上的柱?（分區）進?平鋪，將其想象成?個?的平面，如下圖所示：

????????柱面大小?致，扇區個位?致，那么其實只要知道每個分區的起始和結束柱?號，知道每 ?個柱面多少個扇區，那么該分區多?，其實和解釋LBA是多少也就清楚了.

也就是OS管理磁盤,通過分治思想,將磁盤進行分區處理,但分出的區大小還有幾百GB ,進一步對區分組?分成Block Group ,直接將每個組管理好即可.

• 文件 =?內容+屬性?
• 文件內容存儲在(Block Group)組的 Data blocks中
• 文件屬性也是數據 ,linux中?文件的屬性數據(比如文件的創建者、文件的創建日期、文件的大小等等)以數據結構(inode)的方式?存儲
• 一個文件一個inode ,inode大小有128字節?或者256字節, inode又存在?inodetable中
• ls -l -i? ? 可以打印出文件詳細信息? ?包括文件的inode值