操作系统是一组管理计算机硬件资源的软件集合，它向计算机程序提供共性的服务。即是使用者，也是资源管理者。
冯·诺依曼体系结构：输入、输出、存储器、控制器、运算器 哈佛结构：指令存储与数据储存分离，防止互相干扰。 流水线结构：加快速度。
计算机储存结构：
寄存器 L1高速缓存（SRAM） L2高速缓存（SRAM） L3高速缓存（SRAM） =================以上为处理器芯片内部，以下为处理器芯片外部 主存（DRAM）（内存） 本地二级存储（本地磁盘）（外存） 远程二级存储（分布式文件系统、web服务器）（外存）
1946年，电子管 第一台计算机ENIAC 1955年，晶体管 & 监控系统 1965年，集成电路 & 多道程序设计 1980年，PC机 & 微机操作系统 1990年，分布式与嵌入式系统
1954年，第一个高级语言FORTRAN诞生，实现软件和硬件的分离。
批处理技术：同时输入多个作业，作业调度程序自动选择作业运行。 联机批处理系统：作业的输入输出和运行都由CPU完成 脱机批处理系统：作业的输入输出由输入机、输出机完成，运行由CPU完成，加入磁带做中间传递物
多道程序系统：同一时间内存中可以有多个程序，同一时间（交替）CPU可以处理多个程序。一道程序因I/O请求而暂停运行时，CPU遍立即转去运行另一道程序。
多道批处理系统：结合批处理技术和多道程序系统
分时系统：多个用户分时。 分时技术：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理及分配给各联机作业使用。
嵌入式系统和实时系统：及时响应，高可靠性和安全性，整体性强
操作系统的特征： 并发：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。通过分时得以实现。 并行：多个CPU同时运行，处理多个程序。 共享：系统中的资源（硬件资源和信息资源）可被多个并发执行的程序共同 使用。两种方式：互斥访问和同步访问。 虚拟：虚拟性是一种管理技术，把物理上的一个实体变成逻辑上的多个对应 物，或把物理上的多个实体变成逻辑上的一个对应物。 虚拟处理机技术：利用多道程序技术，为每道程序建立一个进程。 虚拟设备技术：将一台物理I/O设备虚拟为逻辑上多台I/O设备。 不确定（异步）：由于执行不是一贯到底，所以速度和完成时间不确定。
x86启动过程： 跳转到BIOS（固件）地址 运行POST（BIOS自检） 读取启动顺序 读取、装入MBR
MBR限制只能有4个主分区 硬盘分区三种：主磁盘分区、扩展磁盘分区、逻辑分区。 一个硬盘主分区1-4个，扩展分区0-1个。主分区+扩展分区1-4个。逻辑分区若干个。 主分区只有一个是激活的（active），其余是inactive
X86下Linux系统引导过程： Boot Loader：初始化硬件设备、建立内存空间映射图（LILO、GRUB） 加载内核：读取内存映像（压缩文件），将解压后的内核放在内存中，运行初始化函数（bootsect.S setup.S video.S） 用户层init依据initatb文件设定运行等级 执行rc.sysinit 启动内核模块 执行不同运行级别的脚本程序 执行rc.local 执行login程序，进入登录状态
基石（目的）：地址独立，地址保护
解决的问题：分配和回收
编译（.c -> .o）：由编译程序将用户源程序编译成若干个目标模块 链接（.o -> .exe / .sh等）：由链接程序将目标模块和相应的库函数链接成可转载模块（可执行文件） 装入：由装载程序将可转载模块装入内存
静态链接：将共享库的函数代码直接链接入程序代码中。 动态链接：当程序运行中需要某些目标模块时，才将共享库的函数代码链接入程序代码中。高效且节省内存空间，但运行时慢。 -c 编译不链接 -o 编译+链接（默认）
装入一般采用动态运行时装入：程序在内存中的位置经常会变，所以在装入内存时，保留程序内的所有相对地址，运行时改为绝对地址。这种方式需要一个重定位寄存器，进行地址转换。
ELF（可执行文件格式）（.o / .obj） e-_ident： 头部为魔数，头四个字节：‘0x7f‘，‘E’，’L‘，’F‘ ELF3_Rel： 内含Pelocation entry（重定位节） PS：内含Type为Load的segment，是需要被加载到内存中的部分，如果文件中的大小小于在内存中的大小，那么在内存中补零
objdump 指令可以反汇编ELF文件，readelf可以查看ELF文件
shell调用fork()系统调用，创建出一个子进程，子进程调用execve()加载program
跟踪内存的使用：位图表示法（空间开销固定，时间开销低、容错性差）、链表表示法（空间开销随程序数量变化、时间开销大、容错性高）
单道程序存储管理：可以用静态地址翻译（用户程序的地址在运行之前就可以计算）多道程序的存储管理：固定（静态）式分区分配（分 单一队列的分配方式 和 多队列的分配方式 ）、可变（动态）式分区分配 分配内存：当剩余分区大小《size时，不再进一步分割。即：当申请空间加上size后大于分区大小，则整个分区分配出去。 算法： First Fit（首次适应算法）、Next Fit（下次适应算法）、Best Fit（最佳适应算法）、Worst Fit（最坏适应算法）、快速适应算法（把空闲分区按大小分类、建立多个空闲链表） 回收分区要合并（linux系统在用）伙伴系统：所有分区大小均为2的整数次幂。系统初启时，只有一个最大的内存块。分配时，总是分配出去最小的内存块，若大内存块则分成两份（一对伙伴），直到不能再分。 回收时，伙伴能合并则合并。消除外部碎片：紧凑技术（可重定位分区分配）
多重分区分配：将程序分为子程序、主程序、数据组，不需要连续片段了。 保护方法：界限寄存器方法、储存保护键方法。
解决大作业在小内存中运行的问题：覆盖技术和交换技术
程序是静止的，进程是动态的（系统进程和用户进程）。一个程序可以有多个进程，一个进程也可以运行多个程序。 一个作业包括程序、数据和操作说明书，一个进程由进程控制块（PCB）、程序和数据集合组成。
分页式储存管理： 页（页面）：大小相等的作业（虚拟）地址空间 储存块（页框）：大小相等的主存（物理）地址空间 页表：每个进程有一个页表，每一个页表项存储了每个页面及其对应的储存块。 地址转换机构
一级页表、二级页表、多级页表、哈希页表、反置页表 快表（TLB） 有效内存访问时间（EAT）： TLB查询时间 = s 单次内存访问时间 = t TLB命中率：a EAT =（t + s）* a + （2 * t + s）*（1 - a） = 2 t + s - t * a
段式储存管理： 按逻辑将作业分段（每段大小由用户程序决定），方便编程和管理，动态链接，动态增长，信息保护方便。 段表寄存器：段表始址、段表长度
段页式存储管理（x86）： 用分段方法来分配和管理虚拟存储器；用分页方法来分配和管理实（物理）存储器。
虚拟存储： 程序装入时，只要将当前需要执行的部分页或段读入到内存中，就可以开始执行程序。 程序执行时，如果需要的指令或数据不在内存中（缺页或缺段），则将相应的页或段从辅存中调入内存（请求调入功能），若内存已满则替换某个页或段（置换功能）。 交换分区：大小与物理内存大小保持线性比例关系（交换分区更大） 请求式分页管理的页表：驻留位（是否在内存中）、保护为、修改位、访问（统计）位。 预调页（提前调入小文件的所有页）、按需调入。 缺页错误处理机制：详见（part5-19）
页面置换策略：（局部置换策略：对于一个进程内的页面而言） 最优置换（Optimal）：最长时间不需要访问的页面（前提：提前知道将来的页面使用时间） 先进先出算法（FIFO）：（Belady现象：随着物理页面增多，缺页率提高） 改进1（Second chance）：如果页面被再次访问过，则给该页面第二 次保留的机会。 改进2（Clock和前一个几乎一样，除了环形队列）： 若没有缺页错误，当前页置1，指针不动。 若有缺页错误，若当前页为1，则置0，指针前移，重复直至当前 页为0 若当前页为0，替换，置1，指针前移。 最近最少使用算法（LRU）
更新： file backed 类型，且未被修改，则直接丢弃。 file backed 类型，但已被修改，直接写回。 anonymous 类型，若是第一次换出且未被修改，则写入swap区，若非第一次则丢弃。 anonymous 类型，且已被修改，则写入swap区。
可变分配策略： 缺页率高则增加进程的驻留集，缺页率低则减少进程的驻留集。
内存初始分配方法： 等分法、比例法、优先权法
（全局置换策略：对于多个进程内的页面而言）：工作集算法、缺页率算法
工作集、驻留集 抖动问题：驻留集不断减小，突然缺页率急剧上升。 解决：工作集算法、预留部分页面。 负载控制：进程太多或太少都会效率低 L= S 准则，发生两次缺页之间的平均时间L，处理一次缺页需要的平均时间S。此时效率最大。 50％ 准则，当分页单元的利用率保持在50％左右时，处理机的利用率最大。
页面清除策略：何时把被置换的页面写回外存。 页缓冲：先保存在缓冲区，当时机合适再写回外存。（类FIFO的页面缓冲算法）
写时复制技术： 两个进程共享一块物理内存，每个页面都被标记成写时复制。写入时，会在内存中复制一个页面，进行写操作，其他进程不可见。
内存映射文件： 可以实现多个线程共享一个文件。
对换系统： 双指针轮转置换算法：
内核存储分配器： 惰性动态分区算法（凑够一定大小才合并）
页目录自映射机制
并行和并发
并发性的确定——Bernstein条件： 含有写的操作
原语（不可分割的指令序列，必须在内核态执行，（与系统调用的区别）不可中断）
子进程中fork（）返回0，父进程中fork（）返回新创建的子进程ID，出现错误返回负值。getid（）返回当前进程的id。
进程三种基本状态：就绪状态、执行状态、阻塞状态（挂起状态、挂起阻塞状态）
linux 中的 task_struct 就是一个PCB
PCB组织方式：线性表、链接方式、索引方式。
上下文切换（Process Context Switch）的开销大于陷入内核（mode switch）（只用保存一些寄存器）
资源拥有者是进程（Proess），可执行单元是线程（Thread）。 每个进程都有PCB，每个线程都有自己的栈。 创建一个线程比进程快10-100倍，在多核CPU/多CPU系统更有优势
UNIX多进程，但单线程；JAVA单进程，但多线程；
用户级线程（创建、撤销、调度不需要内核支持）、内核级线程（内核感知）、混合式线程
在只有用户级线程的系统内，CPU调度以进程为单位；但在有内核级线程的系统内，CPU调度以线程为单位。 在现代操作系统中，资源的分配单位是进程，而处理机的调度单位是线程。
基于前两种线程，有不同的混合式线程模型： 多对一模型，多个用户级线程对应一个内核级线程 一对一模型，一个用户级线程对应一个内核级线程 多对多模型，多个用户级线程对应多个内核级线程
fork() 创建普通进程，clone创建线程，kernel_thread创建新的内核进程
调度算法的评价准则： 周转时间：进程从提交到完成所经历的时间 平均周转时间 = All(周转时间) / 进程数 带权周转时间 = 周转时间/CPU执行时间 平均带权周转时间 = All(带权周转时间) / 进程数 响应时间：从进程提交到首次被响应的时间 等待时间：进程在就绪队列中等待的时间总和 吞吐量：单位时间内所完成的进程数 CPU利用率
竞争：多个进程对同一共享对象同时访问。 竞争条件：多个进程并发访问同一数据的执行结果与访问的特定顺序有关。 临界资源：一次仅允许一个进程访问的资源。 临界区：每个进程中访问临界资源的代码。
进程互斥（间接制约关系）： 多个进程不能同时进入同一个共享资源的临界区。
进程同步（直接制约关系）： 多个进程有效地共享资源和相互合作（有序访问）。
空闲让进 忙则等待 有限等待 让权等待（长时间不能进入临界区，则应释放处理机）
实现互斥的软件方案： Dekker算法：不需要严格轮换的互斥算法。 Peterson算法：不需要轮换的互斥算法。 Bakery算法：支持任意数量进程。 实现互斥的硬件方案： 中断屏蔽（危险） TestAndSet 指令（只能一个进程执行）（不会被中断的原子指令） 自旋锁Spinlocks（利用TestAndSet 指令） swap指令（不会被中断的原子指令）（换个）
上述方案共性问题： 忙等待：浪费CPU时间 优先级反转：先拿到锁的进程优先级低。
实现同步的方案： 忙等–>阻塞（sleep，wakeup）
信号量： 一个二元组（s，q），s是一个非负初值的整型变量，q是初始状态为空的队列。 s为正，则s值等于发出P操作后可立即执行的进程数量；s为0，则发出P操作后，该进程被继续执行完；s为负，则发出P操作后，该进程被阻塞，-s是被阻塞的进程数。 q是队列，当有进程被阻塞时，进入此队列。 二元信号量（0或1）、一般信号量 强信号量（进程从p释放时用FIFO）、弱信号量（没规定顺序）
P(S)、V(S)操作（也叫semWait、semSignal操作）S是信号变量 P(S) : while (S <= 0) do skip S = S - 1 v(S) : S = S + 1 互斥应用： 通常使用二元信号量实现互斥 先P进临界区，后V出临界区。应靠近临界区，且临界区内不能有死循环。 互斥信号量（s）的初值一般为1 有限并发应用： n（n < c）个进程并发执行一个资源。 互斥信号量（s）的初值一般为c。 进程同步应用： 进程Pi想执行ai操作时，只在Pj执行完aj后，才会执行aj。 互斥信号量（s）的初值一般为0。 Pi执行ai操作前，P（s），Pj执行aj操作后，V（s）
先P进临界区，后V出临界区。应靠近临界区，且临界区内不能有死循环。 互斥信号量（s）的初值一般为1
前驱关系
一种低级通信原语：屏障Barries 用于进程组的同步 用PV操作实现 维护一个count
那些是并发的其中那些是互斥的、同步的按互斥、同步规则设置信号量，说明含义和初值用P、V操作写出程序AND型信号量集：多个共享资源
管程： 条件变量（不变） 一个进入管程的进程执行等待操作时，释放管理的使用权。 当进入管程的进程执行唤醒操作时： Hoare管程： 入口等待队列，紧急等待队列（唤醒进程的进程） 多个条件变量，即多个队列x.wait()：x是条件变量 MESA管程： 被唤醒的进程等待
进程间通信（IPC）： 管道：无名管道（父子进程或兄弟进程）、有名管道（无限制） 消息队列
安全状态：系统存在一个进程执行序列<P1, P2, …, Pn>可顺利完成。 不安全状态：系统不存在上述的序列。（满足任意个发生死锁的必要条件（共四个），但不一定死锁） 死锁状态：包含在不安全状态内。
银行家算法： Max，Allocation，Need，Available 试图找出一个上述序列
死锁的四个必要条件： 互斥条件：资源排它性使用 请求和保持条件：进程保持已有的资源，请求更多的资源 不可剥夺条件：已有的资源使用完前，不得释放 环路等待条件：进程-资源的环形链（资源分配图 / 进程-资源图）
活锁：任务或者执行者没有被阻塞，由于某些条件没有满足，导致一直重复尝试—失败—尝试—失败的过程。处于活锁的实体是在不断的改变状态，活锁有可能自行解开。 饥饿：进程由于资源分配的不公平导致长时间的等待。
死锁解除：剥夺资源 / 撤销进程
接入IO设备的主要方式：主线（Bus）（Control、Data、Address）
将硬件设备抽象为控制器，其中包含控制寄存器、状态寄存器，以及一些数据寄存器。
块设备：以数据块为单位储存、传输信息。速率高，可寻址（随机寻址） 字符设备：以字符为单位储存、传输信息。速率低，不可寻址 网络设备
独占设备：一段时间内只能由一个进程使用的设备。打印机、磁带机 共享设备：在一段时间内允许多个进程共同使用的设备。硬盘 虚设备：在一类设备上模拟另一类设备。（用共享设备模拟独占设备，用高速设备模拟低速设备）
I/O端口地址：接口电路中每个寄存器有唯一的地址。共同组成I/O端口的地址空间（受OS保护）。I/O指令形式与I/O地址是互相关联的，主要形式如下： 内存映像模式（内存映像I/O模式）：控制器内存作为内存空间的一部分 I/O独立编址（I/O专用指令）：Intel体系架构in/out指令
I/O控制方式： 程序控制I/O（轮询或查询方式I/O）：轮询忙等。 中断驱动：有一个设备状态表，CPU向设备发出请求并记录在设备状态表后，执行其他工作，设备完成一个数据传输后向CPU发出中断信号 直接储存访问方式（DMA）：程序设置DMA控制器中的寄存器（CR，MAR，DR，DC）值，发起I/O操作，DMA完成一批数据交换后发出中断。可同时控制若干个同类设备。 I/O通道控制方式：I/O通道时专门处理输入输出的处理器，独立于CPU，有自己的指令体系，一般放在内存里。可同时控制若干个不同类设备。 一步步减少CPU的占用率
设备独立性：程序中使用逻辑设备，系统实际执行时用物理设备，通过设备映射表（LUT）映射（每个表目包含逻辑 设备名、物理设备名、设备驱动入口）（在整个系统设立一个LUT / 每个用户设立一个LUT）。 每个设备驱动程序处理一种设备类型。组成：自动配置和初始化子程序、I/O操作子程序、中断服务子程序。共性：核心代码、核心接口、核心机制与服务、动态可加载、动态性 驱动程序和应用程序的不同：没有main，不能用标准C库，完成初始化不再运行，等待系统调用。
I/O缓冲管理： 专用缓冲：单缓冲、双缓冲、环形缓冲。 缓冲池，其中有多个可供若干个进程共享的缓冲区 收容输入：在输入进程输入时，调用Getbuf(emp)，从空缓冲队列的队首取出一个空缓冲区，作为收容输入工作缓冲hin，输入数据，装满后调用 Putbuf（inq，hin），将该缓冲区挂在输入队列末尾。 提取输入：在计算进程输入时，调用Getbuf(inq)，从输入队列的队首 出一个缓冲区，作为提取输入工作缓冲sin，提取数据，取空后调用 Putbuf（emp，sin），将该缓冲区挂在空缓冲队列末尾。 收容输出：在计算进程输出时，调用Getbuf(emp)，从空缓冲队列的队首取出一个空缓冲区，作为收容输入工作缓冲hout，输出数据，装满后调用 Putbuf（outq，hout），将该缓冲区挂在输出队列末尾。 提取输出：在输出进程输出时，调用Getbuf(outq)，从输出队列的队首 出一个缓冲区，作为提取输出工作缓冲sout，提取数据，取空后调用 Putbuf（emp，sout），将该缓冲区挂在空缓冲队列末尾。
I/O缓冲管理： 设备控制表（DCT）：每个设备一张，描述设备特性和状态。 设备队列队首指针：指向设备请求队列的队首PCB（进程控制块） 设备状态：使用状态，置1 控制器表指针：指向COCT 重复执行次数：发生错误时应重复执行的次数 控制器控制表（COCT）每个设备控制器一张，记录I/O控制器的状态，如DMA占用的终端号、CHCT等 通道控制表（CHCT）每个通道一张，描述通道工作状态 系统设备表（SDT），记录所有设备的状态及其DCT入口。表项含有DCT指针，设备使用进程标识，DCT信息。
单（多）通路I/O系统的设备分配：一个设备对若干个控制器，一个控制器对若干个通道。 分配设备： 在SDT中找到物理设备名对应的DCT，如果忙，进入等待队列， 否则，计算是否产生死锁，进行分配 分配设备控制器： 在DCT中找到COCT，如果忙，等待队列，否则分配 分配通道： 在COCT中找到CHCT，如果忙，等待队列，否则分配
SPOOLing技术（假脱机技术）： 独享设备转共享设备（虚设备），提高设备利用率。 应用程序I/O操作，与SPOOLing程序（虚拟I/O）交换数据。 组成： 输入井和输出井：分别暂存I/O设备输入数据 & 用户程序和输出数据 输入缓冲区和输出缓冲区 输入进程SPi和输出进程SPo：模拟脱机I/O时的外围控制机。
同步阻塞I/O，调用结果返回前，当前进程挂起。 同步非阻塞I/O，调用结果返回前，当前进程进行其他操作。 I/O复用，可以接受并管理多个I/O请求，阻塞在多个I/O上，效率较高 事件驱动I/O，内核记住那个进程调用的，完成后通知改进程。 异步I/O，只有数据全部复制完成时，才通知进程OK。
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1956年第一个磁盘 磁盘分软盘、硬盘，以前用软盘，现在都用硬盘。
扇区、磁道、柱面，每个磁盘有两个面，每面有一个磁头 磁盘分固件区、工作区（硬盘标定容量的扇区）、保留区 P表：永久缺陷列表 G表：增长缺陷列表（磁介质性能变弱）
Flash Disk（比硬盘快）的两种技术：NOR、NAND（读写以页为单位，写时先擦除整个块，写入特定页）
主引导扇区MBR、分区表DPT、分区引导扇区DBR
CHS模式： 磁头数NH（Heads / H）：也就是盘片数，最多256个（8位储存） 柱面数NC（Cylinders / C）：也就是磁道数，最多1024个（10位储存） 扇区数NS（Sectors / S）：由于0扇区放固件以及一些专用文件，所以最多63个（6位储存），用户可见扇区从1开始。 最大8.46 / 7.88 GB
LBA模式：（计算时，NH最大255） LBA = (NH * NS * C) + (NS * H) + (S - 1) C = LBA / (NS * NH) H = (LBA / NS) mod NH S = (LBA mod NS) + 1
寻道时间：启动磁盘时间s，磁头移动n条磁道， Ts = m * n + s 旋转延迟时间：旋转速度r，Tr = 1 / （2 * r） 传输时间：读/写的字节数b，磁道字节数N，旋转速度r，Tt = b / （r * N） 访问时间：Ta = Ts + Tr + Tt
磁盘调度算法： 先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先算法（SSTF）、扫描算法（SCAN）、循环扫描算法（CSCAN）（到达最后一个柱面，立即返回0号柱面，返回时不服务）
磁盘空间的管理：位图、空闲表法（表项：起始块号、块数）、空闲链表法、成组链接法
RAID：廉价冗余磁盘阵列 RAID0：条带化存储，有N个磁盘组成的RAID0是单个磁盘读写速度的N倍，但没 有数据冗余。连续以位或字节为单位分割数据。 RAID1：镜像存储，实现数据冗余，单位成本最高，但数据安全性和可用性很 高。 RAID2：海明码（多磁盘储存）校验+条带存储，条块单位为位或字节，使用海明 编码进行错误检测和纠正，是多磁盘易出错环境下的有效选择。 RAID3：奇偶校验（XOR）（单磁盘储存）校验+条带存储，条块单位为字节，在 大量连续数据环境下的可提供很好的传输率。随机数据时，写操作有瓶颈。 独写要访问组中所有的盘，每一组中有一个校验盘。 将一组磁盘中的数据加起来，放入冗余盘，若某盘出错，则，将冗余盘 数据减去其他盘数据，得到的是该盘的正确数据。 RAID4：奇偶校验（XOR）（单磁盘储存）校验+条带存储，条块单位为块，每次 写操作都要访问奇偶盘。写操作有瓶颈。 RAID5：奇偶校验（XOR）（单磁盘储存）校验+条带存储，条块单位为块，奇偶 盘与数据盘交叉放置。写操作有损失。适合小数据块和随机读写的数据。 双盘出错，则该RAID不能再使用。 RAID6：奇偶校验（XOR）（单磁盘储存）校验+条带存储，条块单位为块，奇偶 盘与数据盘交叉放置，有两个独立的奇偶校验盘。写操作有很大损失。适合 小数据块和随机读写的数据。 可容忍双盘出错。
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缓存：LRU置换算法
文件作为数据储存和访问的单位，看作是对待用户数据的逻辑抽象。 文件可视为一个单独的连续的逻辑地址空间。 保存在磁盘、光盘等外部储存设备上。 实际上是一组字节序列。 包括两部分：文件体（内容）和文件说明（文件名、内部标识、储存地址、访问权限、访问时间）。 用户视角：逻辑文件；操作系统视角：物理文件。用户视角：逻辑文件；操作系统视角：物理文件。
文件系统模型的三个层次： 文件系统的接口： 命令行接口、程序接口 对象操作管理的软件集合： 核心部分，文件各类管理。 对象及其属性： 文件、目录、磁盘储存空间
文件名.扩展名 文件类型：有无结构、内容、用途、属性、文件组织（顺序、索引） 文件逻辑结构：以字节为单位流式结构、记录式文件、树形结构 目录：迅速定位文件、防止重名、允许别名、分组功能 单级文件目录（命名冲突、不利于实现共享）、二级文件目录（解决）、多级文件目录（更好、级别过多会增加路径检索时间）
数据项： 基本数据项：字段 组合数据项：由若干个数据项组成
磁盘： 主引导区、分区表、分区（引导区、超级数据块、空闲区管理、根目录区）
文件元信息： 基本信息： 文件名、物理位置、文件逻辑结构（无结构、记录、流式文件）、文件 物理结构（顺序、索引等） 访问控制信息： 文件所有者 使用信息： 创建时间、上一次修改时间、当前使用信息
文件物理结构： 连续（顺序）结构： 易出现磁盘碎片、适用于变化不大的顺序访问的文件 串联（链接）结构： 随机存取效率低、可靠性差（一个指针出错，后面文件都丢失） 索引结构： 每个文件有一个索引表、大小固定 / 不固定、在文件目录 / 开头，索引表占用更多的空间 链接模式、多级模式、综合模式
目录： 直接法： 目录项=文件名+文件元信息 间接法： 目录项=文件名+文件元信息的地址（索引号） 长文件名： 固定255字节（浪费）、目录项长度可变、目录项本身定长，长度可变的文件名放在末尾 查询技术： 顺序查询法、Hash方法
文件的共享： 硬链接：复制”指针“，源文件修改，该文件也修改，反之亦然。 软链接：复制内容，源文件修改，该文件不修改。可以对不存在的文件创建。 保护文件： 建立副本、定时转储、规定文件权限 文件性能： 块高速缓存（Block Cache）（文件缓存、磁盘高速缓存） 双向链表
基于日志结构的文件系统 LFS：新的数据块和元数据（inode、目录）先以segment为单位放在缓存中，填满后写入到硬盘。文件逻辑结构
文件逻辑结构
目录：迅速定位文件、防止重名、允许别名、分组功能
