文件系统基础
文件目录： 统一管理每个文件的元数据，以支持文件名到文件物理地址的转换 ；将所有文件的管理信息组织在一起，即构成文件目录。文件目录通常以文件的形式存放在磁盘上，当文件很多时，文件目录可能要占用大量的盘块，在查找的过程中，先将存放目录文件的第一个盘块中的目录调入内存，然后把用户所给定的文件名和目录项中的文件名逐一对比。若未找到指定文件，则再将下一个盘块中的目录项调入内存。在检索目录文件时，只用到了文件名，仅当找到一个目录项（即其中的文件名与指定要查找的文件名相匹配）时，才需要从该目录项中读出该文件的物理地址，而其他一些对该文件进行描述的信息，在检索目录时一概不用，显然，这些信息在检索目录时不需要调入内存。为此，在有的系统中，如UNIX系统，便采用了把文件名和文件描述信息分开的方法，亦即，使文件描述信息单独形成一个称为索引结点的数据结构，简称为i结点，在文件目录中的每个目录项由文件名和指向该文件所对应的i结点的指针所构成。
目录项： 构成文件目录的基本单元；目录项可以是FCB，目录是文件控制块的有序集合。
FCB: 为了便于对文件进行控制和管理，在文件系统内部，给每个文件惟一地设置一个文件控制块。FCB包含了索引表的位置信息。其中一个文件的信息存放在若干不连续物理块中；系统为每个文件建立一个专用数据结构—索引表，并将这些物理块的块号存放在该索引表中；索引表就是磁盘块地址数组，其中第i个条目指向文件的第i块。unix文件系统中FCB 由 目录项 和i节点组成。其中目录项包括文件名 和 i节点号。目录文件由目录项构成 ；i节点描述文件的相关信息 。每个文件由一个目录项、一个i节点和若干磁盘块构成 。
系统打开文件表和用户打开文件表：
文件目录检索：用户给出文件名，按文件名查找到目录项/FCB。根据路径名检索：全路径名或相对路径名。**文件寻址：**根据目录项/FCB中文件物理地址等信息，计算出文件中任意记录或字符在存储介质上的地址。寻址过程：首先，系统应先读入第一个文件分量名usr，用它与根目录文件（或当前目录文件）中各目录项中的文件名顺序地进行比较，从中找到匹配者，并得到匹配项的索引结点号是6，再从6号索引结点中得到usr目录文件放在132号盘块中，将该盘块内容读入内存。接着，系统再将路径名中的第二个分量名ast读入，用它与放在132号盘块中的第二级目录文件中各目录项的文件名顺序进行比较，又找到匹配项，从中得到ast的目录文件放在26号索引结点中，再从26号索引结点中得知/usr/ast是存放在496号盘块中，再读入496号盘块。然后，将文件的第三个分量名mbox读入，用它与第三季目录文件/usr/ast中各目录项的文件名进行比较，最后得到/usr/ast/mbox的索引结点号为60，即在60号索引结点中存放了指定文件的物理地址，目录查询操作到此结束，如果在顺序查找过程中发现有一个文件分量名没有找到，则停止查找，并返回文件未找到信息。
磁盘数据传输：
寻道（时间）：磁头移动定位到指定磁道
旋转延迟（时间）：等待指定扇区从磁头下旋转经过
数据传输（时间）：数据在磁盘与内存之间的实际传输 。
块高速缓存： 又称为文件缓存、磁盘高速缓存、缓冲区高速缓存 是指：在内存中为磁盘块设置的一个缓冲区，保存了磁盘中某些块的副本 。检查所有的读请求，看所需块是否在块高速缓存中。如果在，则可直接进行读操作；否则，先将数据块读入块高速缓存，再拷贝到所需的地方。由于访问的局部性原理，当一数据块被读入块高速缓存以满足一个I/O请求时，很可能将来还会再次访问到这一数据块。
文件操作的实现;
一、创建文件：
建立系统与文件的联系，实质是建立文件的FCB 。在目录中为新文件建立一个目录项，根据提供的参数及需要填写相关内容。分配必要的存储空间。
二、打开文件：
当用户要访问一个已存在的文件时，系统首先利用用户提供的文件名对目录进行查询，找出该文件的文件控制块或对应索引结点，然后，根据FCB或索引结点中所记录的文件物理地址（盘块号），换算出文件在磁盘上的物理位置，最后，再通过磁盘驱动程序，将所需文件读入内存。根据文件名在文件目录中检索，并将该文件的目录项读入内存，建立相应的数据结构，为后续的文件操作做好准备 。
① 根据文件路径名查目录，找到目录项 (或I节点号) ；
② 根据文件号查系统打开文件表，看文件是否已被打开；是 → 共享计数加1。否则 → 将目录项 (或I节点)等信息填入系统打开文件表空表项，共享计数置为1；
③ 根据打开方式、共享说明和用户身份检查访问合法性；
④ 在用户打开文件表中获取一空表项，填写打开方式等，并指向系统打开文件表对应表项
返回信息：fd：文件描述符，是一个非负整数，用于以后读写文件
三、读文件
① 根据打开文件时得到的文件描述符，找到相应的文件控制块（目录项），确定读操作的合法性。读操作合法→②，否则→出错处理。
② 将文件的逻辑块号转换为物理块号
根据参数中的读指针、长度与文件控制块中的信息，确定块号、块数、块内位移
③ 申请缓冲区
④ 启动磁盘I/O操作，把磁盘块中的信息读入缓冲区，再传送到指定的内存区（多次读盘）
⑤ 反复执行③、④直至读出所需数量的数据或读至文件尾
四、文件的写入策略
1、通写（write-through）：内存中的修改立即写到磁盘 ，缺点：速度性能差 。例： FAT文件系统
2、延迟写（lazy-write） ：利用回写（write back）缓存的方法得到高速 ，可恢复性差 。
3、可恢复写（transaction log） ：采用事务日志来实现文件系统的写入 。既考虑安全性，又考虑速度性能 。例：NTFS