【正文】 名字緩沖區(qū)是由 ncache定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只包含文件名和索引節(jié)點(diǎn)指針等重要信息： struct ncache { hash鏈表指針 LRU鏈表指針 文件 i節(jié)點(diǎn)指針 /* 這里只需要節(jié)點(diǎn)指針，因內(nèi)存 中已有活動(dòng) i節(jié)點(diǎn)表 */ 文件父目錄節(jié)點(diǎn)指針 文件名 確認(rèn)信息 } 鏈 表 頭 名 字 緩 沖 區(qū) 1 名 字 緩 沖 區(qū) 2 名 字 緩 沖 區(qū) 3 名 字 緩 沖 區(qū) n 名字緩沖區(qū)（ ncache）鏈表為定長(zhǎng)雙向循環(huán)鏈表 為提高查找文件名的速度，還根據(jù)每個(gè) ncache的 hash值，將其掛接到一個(gè) hash鏈表中。 1號(hào) i節(jié)點(diǎn) ： 表示壞塊文件，所有的磁盤壞塊都劃歸到該節(jié)點(diǎn)上； 2號(hào) i節(jié)點(diǎn) ： 固定表示該邏輯文件系統(tǒng)的根（ root）目錄； 3號(hào) i節(jié)點(diǎn) ： 表示該文件系統(tǒng)中的 lost+found 目錄。 376 。 2 。 一般性的方法是：如果第 n號(hào)柱面組中的超級(jí)塊拷貝塊開始于該柱面組中的第 i磁道，則第 n+1柱面組中的超級(jí)塊拷貝塊開始于該柱面組中的第 i+1磁道。邏輯文件系統(tǒng)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)可分為兩類型： 一級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)型 ：常用于運(yùn)行環(huán)境較小的文件系統(tǒng)中 二級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)型 ：常用于運(yùn)行環(huán)境較大（特別是硬盤空間較大）的文件系統(tǒng)中 ① 、一級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)型 這種類型的邏輯文件系統(tǒng)由超級(jí)塊、索引節(jié)點(diǎn)表塊和數(shù)據(jù)區(qū)組成，（如果是根文件系統(tǒng)，就還包括引導(dǎo)塊）。（以下 把活動(dòng) i節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)簡(jiǎn)稱為“活動(dòng) i節(jié)點(diǎn)” ）。 內(nèi)存活動(dòng) i節(jié)點(diǎn)由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) inode來定義，它除了包含磁盤上對(duì)應(yīng)的 imon中的各項(xiàng)參數(shù)外，還包含有其它的參數(shù)，如該活動(dòng) i節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)、文件所在的邏輯設(shè)備號(hào)、 i節(jié)點(diǎn)號(hào)、活動(dòng) i節(jié)點(diǎn)鏈接指針，最近使用的 i節(jié)點(diǎn)在目錄中的位置等 動(dòng)態(tài)信息 。 虛擬文件系統(tǒng)（ VFS） VFS是整個(gè)操作系統(tǒng)的用戶界面，它給用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的文件系統(tǒng)使用接口，避免用戶涉及各個(gè)子文件系統(tǒng)的特征部分。 釋放一個(gè)緩沖區(qū)算法 brelse ? 喚醒等待緩沖區(qū)的所有進(jìn)程 ? 提高處理機(jī)的執(zhí)行級(jí)別以封鎖同級(jí)或低級(jí)的中斷 ? 將該緩沖區(qū)放到空閑隊(duì)列的尾部（緩沖區(qū)有效）或頭部（緩沖區(qū)無效） ? 降低處理機(jī)的執(zhí)行級(jí)別以開放中斷 讀一個(gè)磁盤塊 bread ? 由 getblk 算法申請(qǐng)一個(gè)可用的緩沖區(qū) ? 如果緩沖區(qū)中的內(nèi)容有效，則直接返回該緩沖區(qū) ? 如果緩沖區(qū)中的內(nèi)容無效，則啟動(dòng)磁盤去讀所需的數(shù)據(jù)塊 ? 等待磁盤操作完成后返回 算法 bread 輸入：文件系統(tǒng)號(hào) 輸出：含有數(shù)據(jù)的緩沖區(qū) { 得到該塊的緩沖區(qū)（算法 getblk）； if（緩沖區(qū)數(shù)據(jù)有效） return（緩沖區(qū)）； 啟動(dòng)磁盤讀； sleep（等待“讀盤完成”事件）； return（緩沖區(qū)）； } 讀一個(gè)磁盤塊并預(yù)讀另一個(gè)磁盤塊 breada 預(yù)讀的前提： 程序是在一個(gè)有限的空間內(nèi)運(yùn)行，程序?qū)?shù)據(jù)的訪問是可預(yù)見的。 鏈 表 頭 緩 沖 區(qū) 1 緩 沖 區(qū) 2 緩 沖 區(qū) 3 緩 沖 區(qū) n hash 鏈表的結(jié)構(gòu) 緩沖區(qū) 緩沖區(qū) 緩沖區(qū) 緩沖區(qū) 緩沖區(qū) 緩沖區(qū) 緩沖區(qū) 緩沖區(qū) 緩沖區(qū) 空閑鏈表頭 Hash鏈表頭 hashno=0 hashno=1 hashno=62 緩沖池的結(jié)構(gòu) 緩沖區(qū)的使用 如果要找特定緩沖區(qū)，根據(jù) hashno從相應(yīng)的 hash鏈表的表頭處開始逐個(gè)向后查找； 如果找到，則直接取用，并將其移動(dòng)到 hash鏈的鏈頭； 如果未找到，則從相應(yīng)的空閑緩沖區(qū)鏈表的表頭處取下一個(gè)空閑緩沖區(qū)，填入相應(yīng)數(shù)據(jù)，重新計(jì)算其 hashno，并放到新的hash鏈表的表頭； 釋放緩沖區(qū)時(shí)，將該緩沖區(qū)仍保留在原 hash隊(duì)列中，同時(shí)掛接到空閑緩沖區(qū)鏈表的表尾。 空閑緩沖區(qū)分類 系統(tǒng)中共設(shè)置了四個(gè)空閑緩沖區(qū)鏈表，根據(jù)緩沖區(qū)的不同用途而把它的放入不同的空閑緩沖區(qū)鏈表中。空閑鏈表是一個(gè)以空閑緩沖區(qū)鏈表頭開始的“ 雙向循環(huán)鏈表 ”。 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)高速緩沖是 UNIX特有的對(duì)數(shù)據(jù) 并發(fā)訪問 的一種控制機(jī)制。 父進(jìn)程 調(diào)用 fork系統(tǒng)調(diào)用的進(jìn)程 子進(jìn)程 由系統(tǒng)調(diào)用 fork產(chǎn)生的進(jìn)程 除 0進(jìn)程外，其它所有進(jìn)程都是另一個(gè)進(jìn)程調(diào)用 fork后產(chǎn)生的。有如下程序，在主程序中調(diào)用函數(shù)，并進(jìn)行參數(shù)傳遞： main (int argc, char *argv[ ]) { char buf[1024]。文件的幻數(shù)（ magic number） 由于任一時(shí)刻只有一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行（微觀上看），故該文件也只要求內(nèi)存中有一個(gè)副本即可 ，只是各個(gè)進(jìn)程有自己的讀寫指針而已。 這個(gè) u_ofile數(shù)組就是該進(jìn)程的用戶打開文件表。 abc和 xyz具有相同的 i結(jié)點(diǎn)號(hào)； ③減少移植應(yīng)用程序時(shí)，因使用指定位置的文件，而拷貝該文件到指定位置去的麻煩。 第二章 核心導(dǎo)言 ? UNIX操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) “ 文件 ”和“ 進(jìn)程 ”是 UNIX系統(tǒng)的兩個(gè)最基本實(shí)體和中心概念， UNIX系統(tǒng)的所有操作都是以這兩者為基礎(chǔ)的。 “核心分配資源” : 一個(gè)在核心狀態(tài)下執(zhí)行的進(jìn)程分配資源。 date。 文件的 幻數(shù) （ magic number） } fdnew = creat(argv[2], 0666)。是應(yīng)用程序請(qǐng)求操作系統(tǒng)服務(wù)的唯一通道。 內(nèi)核（ kernel） 系統(tǒng)調(diào)用的集合及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用的內(nèi)部算法就形成操作系統(tǒng)核心 ? 用戶看法 進(jìn)程和文件是 UNIX操作系統(tǒng)中最基本的兩個(gè)概念（抽象） 進(jìn)程： 所有處在運(yùn)行期間的程序?qū)嵗际沁M(jìn)程 一個(gè)進(jìn)程就是處在運(yùn)行期間的一個(gè)程序?qū)嵗? 涵蓋所有的動(dòng)態(tài)概念 文件： 所有靜態(tài)的無形數(shù)據(jù)和有形硬件設(shè)備 源程序、命令、圖片、郵件、 打印機(jī)、內(nèi)存、磁盤等 文件系統(tǒng) / bin usr etc home tmp dev who ls bin lib rc ttys st teach tty0 hd02 admin hwconf liu wang chen aa dir2 save UNIX文件系統(tǒng)樹示例 UNIX文件系統(tǒng)的特征 ： 樹狀層次結(jié)構(gòu) 樹根、樹枝、樹葉、路徑 對(duì)文件數(shù)據(jù)的一致對(duì)待 文件為有序無格式的字節(jié)流，邏輯意義由使用者解釋 文件管理 建立、刪除、修改、備份、移動(dòng)、替換 存儲(chǔ)空間的分配和釋放 文件的訪問和保護(hù) 索引節(jié)點(diǎn)（ inode）、文件描述符 (fd) 用戶分組、權(quán)限劃分 設(shè)備文件管理 統(tǒng)一各外部設(shè)備的訪問模式 char buffer[2048]。 if(fdnew == 1) { printf(“ cannot create file %s\n” , argv[2])。 編譯器的版本號(hào) ps 復(fù)合命令 ps –e | grep student2 (ls 。 一個(gè)進(jìn)程某時(shí)在“用戶態(tài)”下運(yùn)行，另一時(shí)刻又在“核心態(tài)”下運(yùn)行，在其生命周期內(nèi)可能在這兩種狀態(tài)間切換多次 用戶態(tài) 核心態(tài) 0 1 2 3 4 5 time A | B | C | D | A | 核心 ——處在核心態(tài)下的進(jìn)程的相應(yīng)部分的集合 硬件是按核心態(tài)和用戶態(tài)來執(zhí)行操作的，但對(duì)這兩種狀態(tài)下正在執(zhí)行程序的多個(gè)用戶是相同對(duì)待的。整個(gè)系統(tǒng)核心由以下五個(gè)部分組成： ① 文件系統(tǒng)： 文件管理和存儲(chǔ)空間管理（節(jié)點(diǎn)和空間管理） ② I/O設(shè)備管理： 核心 → 緩沖 → 塊設(shè)備（隨機(jī)存取設(shè)備） 核心 → 原始設(shè)備（ raw設(shè)備，字符設(shè)備，裸設(shè)備） ③ 進(jìn)程控制： 進(jìn)程的調(diào)度、同步和通訊 ④ 存貯管理： 在主存與二級(jí)存儲(chǔ)之間對(duì)程序進(jìn)行搬遷 ⑤ 時(shí)鐘管理： 把 cpu的時(shí)間分配給當(dāng)前最高優(yōu)先權(quán)的進(jìn)程。 3．符號(hào)鏈結(jié)（ symbol link） ——對(duì)應(yīng)命令名 ln s 文件 i節(jié)點(diǎn) abc xyz 文件名 ? 給文件的名字再取一個(gè)名字，而不是給文件節(jié)點(diǎn)再取一個(gè)名字。 6．系統(tǒng)打開文件表（ file表） 系統(tǒng)打開文件表主要存放被打開文件的讀寫指針 。這是在 UNIX系統(tǒng)中共享文件（包括用戶文件和系統(tǒng)文件）的主要方法。 編譯器的版本號(hào) int number。 4. 進(jìn)程狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換 ①運(yùn)行狀態(tài) 此時(shí)進(jìn)程正在占用處理機(jī)，進(jìn)程的 全部映像 駐在內(nèi)存中。 問題的提出 ： 磁盤機(jī)械運(yùn)行速度大大低于處理機(jī)的運(yùn)行速度； 多進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行，少量的磁盤（通道）I/O成為瓶頸； 數(shù)據(jù)訪問的隨機(jī)性，磁盤忙閑不均 解決辦法 ： 建立一個(gè)被稱為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)高速緩沖（簡(jiǎn)稱高速緩沖）的內(nèi)部數(shù)據(jù)緩沖區(qū)池（ buffer pool）來存放要用的數(shù)據(jù)； 寫數(shù)據(jù)時(shí) 把數(shù)據(jù)盡量多地盡量長(zhǎng)時(shí)間地保存在緩沖池中 延遲寫 出到磁盤上 以備后續(xù)進(jìn)程使用 讀數(shù)據(jù)時(shí) 先在緩沖池中查找已有的數(shù)據(jù) 如沒有，再從磁盤讀取，并保存在緩沖池中 事先預(yù)讀數(shù)據(jù)到緩沖池中 緩沖區(qū)及緩沖區(qū)首部 緩沖區(qū)池由若干個(gè)緩沖區(qū)組成，每一個(gè)緩沖區(qū)又由兩部分組成：一個(gè)實(shí)際存放數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)和一個(gè)標(biāo)識(shí)該緩沖區(qū)的緩沖區(qū)首部。鏈表的開始和結(jié)束都以鏈表頭為標(biāo)志。避免在取用空閑緩沖區(qū)時(shí)，逐個(gè)判斷緩沖區(qū)中的內(nèi)容。（同時(shí)在兩個(gè)隊(duì)列中） 申請(qǐng)緩沖區(qū)的兩個(gè)途徑： 要指定緩沖區(qū) —— 在 hash鏈表中查找 要空閑緩沖區(qū) —— 在空閑鏈表中查找 進(jìn)一步說明 一個(gè)緩沖區(qū)只有當(dāng)它