哈工大李志军操作系统 —（四）设备驱动与文件系统—生磁盘与文件使用磁盘L28.L29.L30
磁盘与文件系统就是由4层抽象组成！！！
总结一下磁盘的使用：多进程需要读写→通过文件系统（第四层抽象）目录解析找到test.c文件，根据文件（第三层抽象）的FCB得到所需位置的盘块号→盘块号写入请求队列排队（第二层抽象）进行电梯算法→磁盘驱动根据盘块号（第一层抽象）算出C H S→相应扇区读写。下面开始一层一层的抽象开始讲解。
总结：用户删除文件的某一段字符→最终对应磁盘删除的全过程
用户需要删去文件里面的200-212字符，于是编程写write(fd)，多进程切换中对应PCB也开始切换调度，轮到删200-212的进程执行时，开始找对应文件名fd的fcb（多级索引inode信息）查该文件存在哪些盘块上的，把盘块号放入请求队列执行电梯算法，在磁盘控制器上算出C H S，最后开始删除。
L28 生磁盘的使用
原理一样：文件视图、out、中断，但是比前面显示器和键盘复杂很多。包装（抽象）层次复杂。
让磁盘工作起来，就是生磁盘
扇区的大小是传输时间和碎片浪费的折中
磁盘数据读写过程：移动磁头到相应的磁道上，旋转磁盘到相应的扇区上，和内存缓存配合进行读写。（控制器—>寻道—>旋转—>传输）
raw disks- 使用磁盘从认知磁盘开始
- 读写磁盘的基本单位是扇区
- 移动磁头（到相应的磁道，不同半径的圆圈就是一个磁道）--旋转磁盘（到相应的扇区）--和内存进行读写
- 清楚柱面，磁头，扇区，缓存位置的含义--直接使用磁盘
- 很多盘面形成柱头，移动磁臂到相应的柱面，然后再移动磁头H（head）到哪一个磁道C（cyl），然后旋转磁盘到相应扇区S（sec）。所以对磁盘写和读只需要计算出C H S就可以对应到磁盘的相应位置
- 上面给出的信息太多，很麻烦，下面经过几层抽象
- 通过盘块号读写磁盘（一层抽象），也就是根据盘块号block计算出C H S
- 将三维信息编址到一维信息
- 移动磁臂时间称为寻道时间，减少寻道时间，这样相邻block（盘块号），应该尽量放在同一磁道上
- 现在利用盘块号来访问磁盘，一个盘块号可能有几个扇区，这样用空间换磁盘的读写时间
三维信息编址到一维信息，线性关系
扇区越大，读写速度就越快，但是空间利用率就越小，所以工程中无处不在折中。
由block反推CHS：
但是现在的操作系统是多进程的，所以每个进程给出需要访问的盘块号后需要进入队列中等待！！！于是盘块号磁盘访问的队列调度算法就出现了
- 多个进程通过队列使用磁盘（第二层抽象）
- cyl柱面，head磁头，sec扇区
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利用文件使用磁盘叫熟磁盘；利用盘块号使用磁盘叫生磁盘！
磁盘调度算法
- FCFS磁盘调度算法
- SSTF磁盘调度
shortest seek time first- 一般请求在磁头中间部分的很多，这样磁臂都集中在中间移动，两边的磁盘请求存在饥饿
- SCAN磁盘调用（电梯算法）
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C-SCAN磁盘调度（电梯算法）
总结一下：生磁盘的使用整理
OS的核心就是向控制器中写柱面、磁头、扇区、缓存位置
out指令写这些数据，首先要知道这些数据，下面要把这一过程封装一下
通过盘块号读写磁盘（一层抽象）
磁盘驱动负责从block（一维地址）计算出cyl、head、sec（CHS）
OS内部实现一维地址到三维地址到编址，我们希望相邻的盘块可以快速读出。
L29 从生磁盘到文件
Files-cooked Disks- 进程直接读盘块号行得通么？那么考虑进程→文件→盘块号？
引入文件，对磁盘使用的第三层抽象！
- 字符流和盘块集合之间的映射关系
- 连续结构来实现文件，不适合动态增长，适合读写操作（数组操作）
FCB文件名与盘块号映射表,每个块的大小是固定的
- 链式结构也可以实现文件
- 磁盘有很多盘块号，文件怎么存储在这些盘块号中呢？盘块号的大小是固定的
关键是映射表怎么建立？
- 文件实现的第三种结构，索引结构
索引块来记录文件使用的盘块号
实际系统是多级索引！
- 学习数据结构的时候有学到用
B+-树进行文件索引！
总结一下磁盘的使用：多进程需要读写→通过文件（第三层抽象）的FCB得到所需位置的盘块号→请求队列排队（第二层抽象）进行电梯算法→磁盘驱动根据盘块号（第一层抽象）算出C H S→相应扇区读写
L30 文件使用磁盘的实现
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file implementation代码实现 -
inode内容为映射表，有索引块 -
磁盘文件inode则记录映射表；设备文件inode,记录与设备相关的信息
- 文件视图
-
文件名-->inode-->盘块号----