MIT 6.S081 Lecture 14: File systems

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File System

• User-friendly names/pathnames

• Share files between users/process

• Persistence/durability

Why intersting?

• Abstraction is useful

• Crash safety

• Disk layout

• Performance -> Storage devices are slow -> to be fast

  • storage -> buffercache
  • device -> concurrency

API example

• xv6文件系统提供的API实现了文件系统基本的用户级操作

FS structure

• inode含有文件的信息，代表一个独立的文件

• inode的大小是64Bytes

FS Layer

• 文件系统的多层结构抽象了硬件，并为软件提供了接口

Storage devices

• 这里需要注意的是sector和block的大小，在xv6中

  • sector -> 512Bytes
  • block -> 1024Bytes

• 这里有一个问题，block的大小由什么决定，是软件还是硬件，个人认为这里的block是由xv6的设计决定的

Disk layout

• 这就是文件系统在磁盘上的架构，单位是block(1024B)

• block0 -> boot

• block1 -> superblocks

• block2-31 -> log

• block32-44 -> inode

  • 每个inode 64B

• block45 -> bitmap

• block46-… -> data

On-disk inode

• inode是一个数据结构，大小64B，包含了文件的基本信息和数据映射

• type代表了文件的类型，如文件或目录

• nlink

• size文件的大小

• bn0-bn11 -> direct block number

  • 每个bn都是4B的地址
  • 直接映射到12个block的地址

• bn12 -> indirect block number

  • bn12是一个4B的地址
  • 映射到一个block，这个block包含了256个bn直接映射到256个block
  • 一个block(1024B)可包含1024B/4B = 256个bn

• 总共的直接映射bn数量12+256 = 268个

• 文件的最大大小268*1024B = 268KB

Directory

• 目录是一个文件，它的data中包含了特殊的数据结构entry(16B)，可以把文件名和文件索引联系起来

• “/y/x"中第一个”/"的意思是root inode，其索引为1

Bcache(block cache)

• one copy of block in memory

• sleep locks

• LRU

• two levels of locking

  • protect bcache
  • sleep locks

Summary

• fs = on-disk data structure

• block cache