文件系統(tǒng)

本文繼續(xù)來(lái)看 的文件系統(tǒng)部分， 將文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為 7 層： ，磁盤、緩存區(qū)、日志三個(gè)部分在前文已經(jīng)說(shuō)了，本文接著講述 ，目錄，路徑三個(gè)層次。

這部分的理論知識(shí)可以參考文章：捋一捋文件系統(tǒng)。本文直接來(lái)看 xv6 的文件系統(tǒng)這部分是如何實(shí)現(xiàn)的。

文件系統(tǒng)布局

再來(lái)系統(tǒng)的看看 xv6 文件系統(tǒng)的布局圖：

這個(gè)圖與 文檔給出的布局圖有些不一樣，主要是日志區(qū)的位置變化了。 文檔給出的布局圖日志區(qū)位于文件系統(tǒng)的末尾，但是根據(jù)源碼來(lái)看日志區(qū)應(yīng)該是位于超級(jí)塊后面的。前文直接用的 文檔中的圖，應(yīng)該是有誤的，實(shí)在抱歉。我看了幾個(gè)版本的 源碼和文檔，源碼是日志區(qū)都是安排在超級(jí)塊后面，而文檔的布局圖描述的是將日志區(qū)放在末尾。不過(guò)這不是重點(diǎn)，不影響咱們理解，不管位于哪兒，在超級(jí)塊中做相應(yīng)修改就行。

引導(dǎo)塊、超級(jí)塊

第 0 塊是引導(dǎo)塊，里面存放的啟動(dòng)程序也就是 ，詳見前文：實(shí)例講解多處理器下的計(jì)算機(jī)啟動(dòng)

第 1 塊是超級(jí)塊，存有文件系統(tǒng)的元信息，相關(guān)結(jié)構(gòu)體定義如下：

struct?superblock?{
??uint?size;?????????//?Size?of?file?system?image?(blocks)?文件系統(tǒng)大小，也就是一共多少塊
??uint?nblocks;??????//?Number?of?data?blocks??數(shù)據(jù)塊數(shù)量
??uint?ninodes;??????//?Number?of?inodes.???//i結(jié)點(diǎn)數(shù)量
??uint?nlog;?????????//?Number?of?log?blocks???//日志塊數(shù)量??
??uint?logstart;?????//?Block?number?of?first?log?block??//第一個(gè)日志塊塊號(hào)?
??uint?inodestart;???//?Block?number?of?first?inode?block??//第一個(gè)i結(jié)點(diǎn)所在塊號(hào)
??uint?bmapstart;????//?Block?number?of?first?free?map?block??//第一個(gè)位圖塊塊號(hào)
};
可以看出超級(jí)塊實(shí)則就是文件系統(tǒng)布局的信息集合。在 中我們可以知道：

#define?NINODES?200
#define?MAXOPBLOCKS??10?
#define?LOGSIZE??????(MAXOPBLOCKS*3)?
#define?FSSIZE???????1000
#define?IPB???????????(BSIZE?/?sizeof(struct?dinode))


int?nbitmap?=?FSSIZE/(BSIZE*8)? ?1;??
int?ninodeblocks?=?NINODES?/?IPB? ?1;???
int?nlog?=?LOGSIZE;???

int?nmeta?=?2? ?nlog? ?ninodeblocks? ?nbitmap;
int?nblocks?=?FSSIZE?-?nmeta;

int?logstart?=?2;
int?inodestart?=?2? ?nlog;
int?bmapstart?=?2? ?nlog? ?ninodeblocks;
從上述代碼可以看出，文件系統(tǒng)的各個(gè)部分從哪開始，到哪結(jié)束都是可以明確計(jì)算出來(lái)的，所以其實(shí)不管將日志區(qū)安排在哪，我們都可以從超級(jí)塊中獲取相應(yīng)的位置大小信息。

數(shù)據(jù)區(qū)

緊接著超級(jí)塊的區(qū)域應(yīng)該是 ，但是 的內(nèi)容有些多有些復(fù)雜，我們放在后面講，先來(lái)看看數(shù)據(jù)區(qū)中數(shù)據(jù)塊的組織與管理。

數(shù)據(jù)塊的分配和釋放由位圖來(lái)管理，但位圖管理的區(qū)域不止數(shù)據(jù)區(qū)，而是整個(gè)文件系統(tǒng)。有關(guān)位圖的宏定義如下：

//?Bitmap?bits?per?block????每個(gè)塊能有多少個(gè)bit
#define?BPB???????????(BSIZE*8)
//?Block?of?free?map?containing?bit?for?block?b????塊b在哪個(gè)位圖塊上
#define?BBLOCK(b,?sb)?(b/BPB? ?sb.bmapstart)


分配回收

static?uint?balloc(uint?dev)
{
??int?b,?bi,?m;
??struct?buf?*bp;

??bp?=?0;
??for(b?=?0;?b?????bp?=?bread(dev,?BBLOCK(b,?sb));???????//讀取位圖信息
????for(bi?=?0;?bi?

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