昨天結束了虛擬記憶體的介紹，今天就讓我們來看看什麼是檔案系統吧!

File Concept

• 其概念就是「file(檔案)」是個連續性的logical address space，但在此不是說記憶體的logical address space，而是在說硬碟中的，因為file是儲存在硬碟中，只是硬碟本身是physical address space，而file才是logical address space。
• 種類有很多種，像是Data、Program等等都是一種檔案。

File Structure

• 檔案也是有可能是沒有架構的，而是一串文字或byte代表而已，以下有兩種架構可以來看：

1. Simple record structure：是一種簡單類型的架構，像是一筆一筆的資料；而檔案就是由這一筆一筆的record所組成，例如：Lines、Fixed length、Variable length等。
2. Complex Structure：跟第一種相比，是更為複雜的架構，例如：Formatted document、Relocatable load file等，內容可能也有包含很多訊息，UML就是一個例子。

• 而決定如何使用的就是OS以及program。
  現在來看看檔案屬性有哪些吧!
• File Attributes：檔案的屬性有很多種，如給使用者方便辨認的name；讓OS辨別的identifier；還有好多像是type、location、size等等都是。

File Operations

• 檔案其實就是一種抽象的data type，而它有多達6種方法可使用，如create、write、read、reposition within file、delete、truncate。
• 而Open(Fi)語法使用就是先找到檔案並且看存在不存在，或著是結構有沒有問題，然後再將其放入記憶體中，進行以上說過的6種方法，因此可說是跟記憶體有所關聯。
• 而檔案要結束時使用的Close(Fi)語法就是，當一個檔案的新增、刪除等動作都結束後，再利用此語法告知系統說工作已經完成，將資源跟所佔的記憶體空間歸還，再繼續分配給其他需要的檔案使用。

以上是簡單說明關於打開檔案是怎麼回事，現在再來好好研究一番吧!

Open Files

• 管理一個檔案室需要多個數據的部分的：

1. File pointer：因為一個檔案可以被多個process給打開，所以需要明確指出每個process要打開檔案的哪個部分。
2. File-open count：簡單來說就是計算檔案總共被打開了多少次。
3. Disk location of the file：關於數據存取的快取資訊。
4. Access rights:一個process存取模組的資料。

• Open File Locking：由一些OS和file system所提供，同時調解檔案的存取，分為兩種：

1. Mandatory：是一種強制性或建議性的lock；存取是否可以完成，便是取決於locks held跟request。
2. Advisory：依照Mandatory的情況再決定是否進行locking。
   ==>而這兩種方法都是比較有彈性的，可以決定是否要locking。

• 以下是使用Java語法所撰寫的file locking例子：
  

接下來說明關於檔案存取的方法吧!

Access Methods

• 在前面我們有說過，檔案可能是一筆一筆的資料，所以當要存取時也是這樣一筆一筆資料的讀取下來，以下就是此方法的語法：
  
• 還有另外一種方法，就是直接存取；簡單來說就是已經知道檔案的位置後，便直接到其位置或index去進行read的動作，以下也是此方法的語法：
  

大致介紹完存取方法後，現在來看看關於系統的目錄架構吧!

Directory Structure

• 在目錄中節點的蒐集是包含了關於所有檔案的資訊。而且目錄架構跟檔案也都會待在硬碟中，至於它們的備用架構則是留在tapes中。
• 以下為示意圖：
  
  了解了目錄架構，也要來了解硬碟架構囉~!
  Disk Strcture
• 硬碟是可以被細分到partitions(分區)中的，且都會受到RAID的保護來預防失敗的情況。同時也可以使用raw--不是用檔案系統而是用檔案系統來格式化。
• 包含檔案的entity(實體)稱之為volume。而每個volume1包含了檔案系統，也追蹤其在device directory跟volume table of contents的信息。像是general-prupose file system有許多special-purpose file system，經常在同一個系統或電腦中。
• 以下是一般檔案系統的結構圖：
  

Organize the Directory (Logically) to Obtain

• 是很有效率的，可以快速找到檔案。以即可命名的，讓使用者可以方便辨認：

1. 使用者之間可以擁有同樣名字卻不同內容的檔案。
2. 一個檔案也可以擁有多個不同的名字。

• 可以被分組的特性，也就是說會依照其properties對檔案進行邏輯分組。

接下來是層級目錄!

Single-Level Directory

• 單一的目錄要給所有的使用者，但會出現命名跟分組的問題。
• 以下是示意圖：
  
  Two-Level Directory
• 是將目錄分割給每個使用者，所以會有路徑的名稱，以及可以將相同名稱的檔案分給不同的使用者。
• 是種有效率的搜尋但是沒有分組的性能。
• 以下是示意圖：
  
  Tree-Structured Directories
• 是種有效率的搜尋架構，同時也有分組的性能；其路徑名也有分作是相對的以及絕對的。
• 會在目前工作中的目錄中新增一個新的檔案，而刪除檔案語法是「rm (file-name)」；也會在目前工作中完成新增一個新的子目錄，語法為「mkdir (dir-name)」。

Acyclic-Graph Directories

• 簡單來說就是共享子目錄以及檔案。
• 可以有兩個不同的名稱，但也有可能是別名。
• 如果字典要刪除list卻發生dangling pointer的話，解決方法為：

1. 利用反向指針，可以刪除所有的pointer，但會有尺寸不同的問題。
2. 而反向指針是使用daisy chain organization。

• 新的目錄進入檔案種類：

1. Link：其他名稱(pointer)到存在的檔案中。
2. Resolve the link：允許pointer找到檔案。

• 以下為示意圖：
  

General Graph Directory

• 該如何保證說不會產生循環呢？以下有幾種方式：

1. 僅能允許連結到檔案而不是子目錄。
2. 廢物的蒐集。
3. 每次添加連結時，便透過cycle detection algorithm來探測是否存在循環。

• 以下為示意圖：
  

剩下的部份我們明天繼續再接再厲!!