文件系统实现

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1 文件系统基础概念 #

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    id1[文件系统基础概念]
        id1-1[文件系统定义与作用]
        id1-2[文件系统基本概念]
        id1-3[文件系统在操作系统中的角色]
        id1-4[文件系统抽象层次]
        id1-5[文件系统发展历史]
        id1-6[早期文件系统]
        id1-7[现代文件系统演进]
        id1-8[分布式文件系统发展]
        id1-9[文件系统分类]
        id1-10[磁盘文件系统]
        id1-11[网络文件系统]
        id1-12[特殊用途文件系统]
        id1-13[日志文件系统与非日志文件系统]
文件系统定义与作用
文件系统基本概念
文件系统在操作系统中的角色
文件系统抽象层次
文件系统发展历史
早期文件系统
现代文件系统演进
分布式文件系统发展
文件系统分类
磁盘文件系统
网络文件系统
特殊用途文件系统
日志文件系统与非日志文件系统

2 文件系统接口与结构 #

文件系统调用接口
文件操作API
目录操作接口
文件属性管理接口
文件系统层次结构
虚拟文件系统 VFS 层
具体文件系统实现层
设备驱动层
文件描述符与inode
文件描述符管理机制
inode结构详解
文件控制块 FCB 实现
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    id2[文件系统接口与结构]
        id2-1[文件系统调用接口]
        id2-2[文件操作API]
        id2-3[目录操作接口]
        id2-4[文件属性管理接口]
        id2-5[文件系统层次结构]
        id2-6[虚拟文件系统 VFS 层]
        id2-7[具体文件系统实现层]
        id2-8[设备驱动层]
        id2-9[文件描述符与inode]
        id2-10[文件描述符管理机制]
        id2-11[inode结构详解]
        id2-12[文件控制块 FCB 实现]

3 磁盘存储管理 #

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    id3[磁盘存储管理]
        id3-1[磁盘结构与特性]
        id3-2[磁盘物理结构]
        id3-3[磁盘访问特性]
        id3-4[磁盘调度算法]
        id3-5[磁盘空间分配方法]
        id3-6[连续分配策略]
        id3-7[链接分配策略]
        id3-8[索引分配策略]
        id3-9[混合分配策略]
        id3-10[空闲空间管理]
        id3-11[位图管理法]
        id3-12[空闲链表法]
        id3-13[组链接法]
        id3-14[空间分配算法比较]
磁盘结构与特性
磁盘物理结构
磁盘访问特性
磁盘调度算法
磁盘空间分配方法
连续分配策略
链接分配策略
索引分配策略
混合分配策略
空闲空间管理
位图管理法
空闲链表法
组链接法
空间分配算法比较

4 文件系统实现机制 #

文件系统布局
引导块
超级块
inode区域
数据块区域
目录实现
目录项结构
目录查找算法
硬链接与软链接实现
文件存储实现
文件打开过程
文件读写流程
文件关闭过程
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    id4[文件系统实现机制]
        id4-1[文件系统布局]
        id4-2[引导块]
        id4-3[超级块]
        id4-4[inode区域]
        id4-5[数据块区域]
        id4-6[目录实现]
        id4-7[目录项结构]
        id4-8[目录查找算法]
        id4-9[硬链接与软链接实现]
        id4-10[文件存储实现]
        id4-11[文件打开过程]
        id4-12[文件读写流程]
        id4-13[文件关闭过程]

5 文件系统性能优化 #

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    id5[文件系统性能优化]
        id5-1[缓存机制]
        id5-2[页面缓存]
        id5-3[目录项缓存]
        id5-4[inode缓存]
        id5-5[缓冲区管理]
        id5-6[预读与延迟写]
        id5-7[预读算法]
        id5-8[延迟写机制]
        id5-9[同步与异步I/O]
        id5-10[磁盘调度优化]
        id5-11[电梯算法]
        id5-12[最短寻道时间优先]
        id5-13[扫描算法 C-SCAN]
        id5-14[anticipatory调度]
缓存机制
页面缓存
目录项缓存
inode缓存
缓冲区管理
预读与延迟写
预读算法
延迟写机制
同步与异步I/O
磁盘调度优化
电梯算法
最短寻道时间优先
扫描算法 C-SCAN
anticipatory调度

6 可靠性与一致性 #

文件系统一致性
元数据一致性
数据一致性
致性检查工具
日志机制
日志文件系统原理
日志记录方式
日志恢复机制
备份与恢复
增量备份
全量备份
快照技术
灾难恢复
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    id6[可靠性与一致性]
        id6-1[文件系统一致性]
        id6-2[元数据一致性]
        id6-3[数据一致性]
        id6-4[致性检查工具]
        id6-5[日志机制]
        id6-6[日志文件系统原理]
        id6-7[日志记录方式]
        id6-8[日志恢复机制]
        id6-9[备份与恢复]
        id6-10[增量备份]
        id6-11[全量备份]
        id6-12[快照技术]
        id6-13[灾难恢复]

7 安全与权限管理 #

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    id7[安全与权限管理]
        id7-1[文件权限模型]
        id7-2[传统Unix权限模型]
        id7-3[访问控制列表 ACL]
        id7-4[能力基础安全模型]
        id7-5[加密文件系统]
        id7-6[文件级加密]
        id7-7[目录级加密]
        id7-8[全盘加密技术]
        id7-9[审计与监控]
        id7-10[文件访问审计]
        id7-11[完整性检查]
        id7-12[安全事件监控]
文件权限模型
传统Unix权限模型
访问控制列表 ACL
能力基础安全模型
加密文件系统
文件级加密
目录级加密
全盘加密技术
审计与监控
文件访问审计
完整性检查
安全事件监控

8 现代文件系统特性 #

扩展属性
扩展属性实现
扩展属性应用场景
快照技术
写时复制快照
分裂镜像快照
快照管理策略
去重与压缩
数据去重技术
透明压缩
空间优化效果
mindmap
    id8[现代文件系统特性]
        id8-1[扩展属性]
        id8-2[扩展属性实现]
        id8-3[扩展属性应用场景]
        id8-4[快照技术]
        id8-5[写时复制快照]
        id8-6[分裂镜像快照]
        id8-7[快照管理策略]
        id8-8[去重与压缩]
        id8-9[数据去重技术]
        id8-10[透明压缩]
        id8-11[空间优化效果]

9 分布式文件系统 #

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    id9[分布式文件系统]
        id9-1[分布式文件系统架构]
        id9-2[客户端-服务器架构]
        id9-3[对等架构]
        id9-4[混合架构]
        id9-5[数据分布与复制]
        id9-6[数据分片策略]
        id9-7[副本管理]
        id9-8[致性协议]
        id9-9[容错与高可用]
        id9-10[故障检测]
        id9-11[自动故障转移]
        id9-12[数据修复机制]
分布式文件系统架构
客户端-服务器架构
对等架构
混合架构
数据分布与复制
数据分片策略
副本管理
致性协议
容错与高可用
故障检测
自动故障转移
数据修复机制

10 文件系统实例分析 #

Linux文件系统
ext4文件系统
XFS文件系统
Btrfs文件系统
Windows文件系统
NTFS文件系统
FAT32文件系统
ReFS文件系统
其他文件系统
ZFS文件系统
HDFS分布式文件系统
网络文件系统 NFS
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    id10[文件系统实例分析]
        id10-1[Linux文件系统]
        id10-2[ext4文件系统]
        id10-3[XFS文件系统]
        id10-4[Btrfs文件系统]
        id10-5[Windows文件系统]
        id10-6[NTFS文件系统]
        id10-7[FAT32文件系统]
        id10-8[ReFS文件系统]
        id10-9[其他文件系统]
        id10-10[ZFS文件系统]
        id10-11[HDFS分布式文件系统]
        id10-12[网络文件系统 NFS]