UNIX操作系统实验5.doc

【UNIX操作系统实验5 - 文件系统实验】 实验五的焦点在于UNIX操作系统的文件系统，这是一个核心的组成部分，负责管理和处理文件的存储、访问和组织。在UNIX系统中，文件系统是抽象层，允许用户和应用程序对不同类型的文件系统进行统一的操作，而无需关心底层的具体实现。这一特性主要是通过虚拟文件系统（Virtual File System, VFS）实现的。 **1. 虚拟文件系统（VFS）** VFS是UNIX系统中的一套接口，它为所有文件系统提供了一个统一的逻辑API。这样，无论是本地的还是网络的，无论是基于磁盘的还是内存中的文件系统，都能通过相同的API进行操作。VFS的主要目标是使应用程序能够透明地访问各种类型的文件系统，而无需了解它们的内部工作原理。 **2. 文件系统装载** 当一个文件系统（如MS-DOS、MINIX、UNIX、Linux等）被装载到UNIX系统中时，需要一个文件系统管理程序，这个程序包含了与磁盘相关的部分和与磁盘无关的部分。与磁盘相关的部分负责读取磁盘的物理信息，如FAT表（对于MS-DOS文件系统），并将其转换成VFS可以理解的格式。这通常通过在系统启动时注册的文件系统类型完成，这些类型通过`register_filesystem`系统调用进行注册，并定义了`read_super`函数。 **3. 超级块（Superblock）** 超级块是文件系统的核心数据结构，它存储了关于整个文件系统的基本信息，如文件系统类型、块大小，以及针对不同文件系统的特定信息（例如，对于minix、ext2、msdos等）。超级块中包含一个`struct super_block`，其中的`s_type`字段标识文件系统的类型，`s_blocksize`表示块的大小，而`u`联合体则根据文件系统的类型存储相应结构，如`minix_sb`、`ext2_sb`和`msdos_sb`。此外，超级块还包含一组`struct super_operations`，提供了针对磁盘超级块的各种操作，如读写i节点、释放i节点、删除i节点等。 **4. i节点（Inode）** 在UNIX文件系统中，i节点是另一个关键的数据结构，它包含了关于文件的所有元数据，如文件权限、所有权、创建时间、修改时间、大小等。i节点的操作由`super_operations`中的函数进行处理，如`read_inode`、`write_inode`和`put_inode`，分别用于读取、写入和释放i节点。 **5. 文件系统操作** `struct super_operations`定义了一系列操作，如更新文件的属性（`notify_change`）、释放超级块（`put_super`）、统计文件系统信息（`statfs`）以及重新挂载文件系统（`remount_fs`）。这些操作确保了文件系统在运行时的正确性和稳定性。 通过以上介绍，我们可以看到UNIX文件系统的复杂性以及VFS如何提供一个统一的接口来简化对各种文件系统的操作。这个实验将深入到这些概念中，通过实际操作加深对文件系统管理的理解，包括安装、编程基础、进程管理、进程间通信、以及对文件系统本身的实验，如文件的创建、读取、修改和删除等。通过这个实验，学生将能够更好地掌握UNIX系统中的文件系统操作，并能应用到实际问题解决中。