1. 文件是进程创建的信息逻辑单元
操作系统中处理文件的部分称为文件系统。
所有系统都允许用1到8个字母组成的字符串作为合法的文件名。
2. 文件结构
字节序列，记录序列、树
3. 文件类型
普通文件和目录
普通文件：ASCII文件（可打印，编辑）和二进制文件。
UNIX还有字符特殊文件（用于串行的I/O类设备文件）和块特殊文件（用于磁盘类设备）。
4. 文件存取
顺序存取和随机存取
5. 文件属性
6. 文件操作
Create，Delete，Open，Close，Read，Write，Append，Seek，Get attributes，Set Attributes，Rename
7. 目录
一级目录系统和层次目录系统
路径名：绝对路径名和相对路径名
目录操作：Create，Delete，Opendir，Closedir，Readdir，Rename，Link，Unlink
8. 文件系统的实现
文件系统的布局
- 盘分区，每分区中一独立的文件系统。MBR( Master Boot Record主引导记录) ，
- 启动时，BIOS读入并执行MBR。MBR确定活动分区，读入它的第一块（引导块\boot block),并执行之。引导块中的程序将装入该分区中的操作系统。
- Super block(超级块)包含文件系统的所有关键参数（确定文件系统类型用的魔数、文件系统中数据块的数量及其他重要的管理信息等），在计算机启动时、或在该文件系统首次使用时，将超级块读入内存。
- i-nodes (i节点)----数组。
文件存储
1） 连续分配
特点:实现简单,读性能较好;但随时间流失,磁盘会变得零碎.
适应于CD-ROM,DVD以及其他一次性写光学介质
2） 链表分配
没有碎片,顺序读取方便,但随机读取缓慢,每个磁盘块大小不再是2的整数次幂(因指针占一些字节）
3） 在内存中采用表的链表分配：文件分配表FAT
可随机存取，但表占内存空间大。FAT方案对于大磁盘不太合适。
4） i节点
给每个文件赋予一个i节点（n字节），其中列出文件属性和文件块的磁盘地址
对开文件时，其i节点才在内存，最多打开k个文件，则内存最多需要kn个字节
但文件大小超出i节点能容纳的数目时，最后的盘块采用指针块地址
9. 目录的实现
目录系统的主要功能是将ASCII文件名映射成定位文件数据所需的信息
何处存放文件属性？
a） 文件属性直接存放在目录项中
目录中有固定大小的目录项，每个文件对应一项，其中包含文件名（定长）、属性结构和磁盘地址。
b） 对i节点系统，把文件属性存放在i节点中，目录项只有文件名和i节点号。
变长文件名如何存储？
a） 在行中：文件名放在固定部分后，目录项长度不固定，移走文件后，会引入长度可变的空隙。
b） 在堆中：目录项都有固定长度，文件名放置在目录后面的堆中。
散列表：优点：查找非常迅速，缺点：需要复杂的管理。
10. 共享文件
文件系统本身是一个有向无环图，而不是一棵树。
共享的两种方式
1） 磁盘块列入i节点，而不列入目录
2） 建立一个类型为LINK的新文件，连接到共享的文件，新文件中只包含连接的文件的路径名。（符号连接）
11. 日志结构的文件系统（LFS）
基本思想：是将整个磁盘结构化为一个日志。
i节点分散在整个日志中，而不是放在磁盘的某个固定位置，建立i节点图。
所有的写操作最初都被缓存在内存中，然后周期性地把所有以缓存的写作为一个单独的段，在日志的末尾写入磁盘。
设立一个“清理线程”周期地扫描日志进行磁盘压缩。
12. 日志文件系统（JFS）
基本思想：保存一个用于记录系统下一步将要做什么的日志，当系统在完成即将完成的任务前崩溃时，重新启动后，可以查看日志会的崩溃前计划完成的任务。如微软的NTFS和Linux的ext3和ReiserFS。
被写入日志的操作必须是幂等的（可重复执行多次）
13. 虚拟文件系统（VFS）
绝大多数UNIX操作系统都是用VFS将多种FS统一成一个有序的框架。即抽象所有FS都共有的部分，且将该部分代码放在单独的一层，该层调用底层的实际文件系统来具体管理数据。
14. 文件系统管理和优化
1. 磁盘空间管理
存储n个字节的文件
a) 分配n个字节的连续磁盘空间
b) 把文件分成很多个连续（或并不一定连续）的块
几乎所有的文件系统都把文件分割成固定大小的块来存储，各块之间不一定相邻。
2. 记录空闲块：
a) 空闲表
b) 位图：n个块磁盘需要n位位图
空闲表特殊情况下产生不必要的磁盘I/O，书中写的比较清楚
解决方法：拆分满了的指针块。保持磁盘上的大多数指针块为满的状态（减少磁盘的使用），但在内存中留一个半满的指针。
3. 磁盘配额
系统管理员分给每个用户拥有文件和块的最大数量，操作系统确保每个用户不超过分给他们的配额。
4. 文件系统备份
转储磁盘到磁带上有两种方案：
物理转储（从磁盘的第0块开始，全部按序输出到磁带上）简单快速，不能跳过指定的目录，无法增量转储，不能满足恢复个人文件的请求。
逻辑转储（从一个或几个指定的目录开始，递归地转储其自给定基准日期后所更改的全部文件和目录）。
5. 文件系统的一致性
文件系统的状态：一致、块丢失、空闲表中有重复块、重复数据块
6. 改善文件系统性能
1） 高速缓存（块高速缓存）
2） 块提前读
3） 减少磁盘臂运动
7. 磁盘碎片整理