第四章文件系統(tǒng)-資料下載頁
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【正文】 心態(tài)物理設(shè)備I / O 管理器文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序存儲設(shè)備驅(qū)動(dòng)31 2022/8/18 操作系統(tǒng) Windows FSD體系結(jié)構(gòu)（遠(yuǎn)程） 應(yīng)用程序服務(wù)器端用戶態(tài)物理設(shè)備核心態(tài)用戶態(tài)核心態(tài)客戶端物理磁盤I/O管理 器遠(yuǎn)程FSD(重定 向器）遠(yuǎn)程FSD（服 務(wù)器）本地FSD存儲設(shè)備驅(qū)動(dòng)32 2022/8/18 操作系統(tǒng) 文件系統(tǒng)操作與 FSD ?顯式文件 I/O ?高速緩存遲后寫 ?高速緩存超前讀 ?內(nèi)存臟頁寫 ?內(nèi)存缺頁處理 33 2022/8/18 操作系統(tǒng) 文件系統(tǒng)操作與 FSD： 顯式文件 I/O CreateFile(ReadFile,WriteFile)（ Win32API） ?NtCreateFile 通過 ObOpenObjectByName解析名稱字符串 通過 IopParseDevice創(chuàng)建 IRP（ I/O request packet， I/O請求包） 通過 IoCallDriver將 IRP交給合適的 FSD以創(chuàng)建文件 34 2022/8/18 操作系統(tǒng) 文件系統(tǒng)操作與 FSD： 顯式文件 I/O ReadFile =NtReadFile =將已打開文件的句柄轉(zhuǎn)換成文件對象指針 =檢查訪問權(quán)限 =創(chuàng)建 IRP讀請求 =通過 IoCallDriver將 IRP交給合適的 FSD =如可在高速緩存，則應(yīng)檢查 PrivateCacheMap =如有效則表示該文件已有私有高速緩存映射結(jié)構(gòu)； =如無效則表示尚沒有私有高速緩存映射結(jié)構(gòu)，需要調(diào)用CcInitializeCacheMap來初始化 =通過 CcCopyRead從高速緩存中讀取數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)還不在高速緩存中， CcCopyRead會引起缺頁中斷，并間接調(diào)用 MmAccessFault。 35 2022/8/18 操作系統(tǒng) 文件系統(tǒng)操作與 FSD： 高速緩存遲后寫 高速緩存超前讀 ? 高速緩存遲后寫： ?高速緩存管理器的遲后寫線程定期地對高速緩存中已被修改的頁面進(jìn)行寫操作。這是通過調(diào)用內(nèi)存管理器的 MmFlushSection函數(shù)來完成的。具體地說，MmFlushSection通過IoAsynchronousPageWrite將數(shù)據(jù)送交 FSD。 ? 高速緩存超前讀： ?高速緩存管理器的超前讀線程負(fù)責(zé)提前讀數(shù)據(jù)。超前讀線程通過分析已作的讀操作，來決定提前讀多少。提前讀線程是通過缺頁中斷來完成的。 36 2022/8/18 操作系統(tǒng) 文件系統(tǒng)操作與 FSD： 內(nèi)存臟頁寫 內(nèi)存缺頁處理 ? 內(nèi)存臟頁寫： ?內(nèi)存臟頁寫線程定期地清洗緩沖區(qū)。該線程通過IoAsynchronousPageWrite來創(chuàng)建 IRP寫請求，這些IRP被標(biāo)識為不能通過高速緩存，因此它們被 FSD直接送交到磁盤存儲驅(qū)動(dòng)程序。 ? 內(nèi)存缺頁處理： ?以上在進(jìn)行顯式 I/O操作與高速緩存提前讀時(shí)，都會用到內(nèi)存缺頁處理。另外，只要應(yīng)用程序訪問內(nèi)存映射文件且所需頁面不在內(nèi)存時(shí)，也會產(chǎn)生內(nèi)存缺頁處理。內(nèi)存缺頁處理 MmAccessFault通過 IoPageRead向文件所在文件系統(tǒng)發(fā)送 IRP請求包來完成。 37 2022/8/18 操作系統(tǒng) NTFS FSD 虛擬內(nèi)存管理器高速緩存管理器日志文件服務(wù)器卷管理器NTF S FSD磁盤驅(qū)動(dòng)物 理 磁 盤I / O 管理器核心態(tài)38 2022/8/18 操作系統(tǒng) NTFS FSD ?應(yīng)用程序通過 NTFS FSD創(chuàng)建和存取文件 : ?首先進(jìn)行有關(guān)使用權(quán)限的檢查，只有合法用戶的請求，才會被執(zhí)行。 ?然后 I/O管理器將文件句柄轉(zhuǎn)換為文件對象指針。 ?最后通過文件對象指針來獲得磁盤上的文件。 39 2022/8/18 操作系統(tǒng) 進(jìn)程文件對象數(shù)據(jù)屬性 命名流文件控制塊（F C B ）控制表文件對象... ...主控文件表對象管理器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于管理磁盤的N T F S 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)磁盤上的N T F S 數(shù)據(jù)庫. . .NTFS FSD 40 2022/8/18 操作系統(tǒng) NTFS FSD ?通過文件對象指針來獲得磁盤上的文件 : ?通過文件對象指針獲得文件屬性的 SCB（ System Control Block，流控制塊），每個(gè) SCB表示了文件的單個(gè)屬性，并包含如何獲得該屬性的信息。 ?同一個(gè)文件的所有 SCB都指向一個(gè)共同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) FCB（ File Control Block，文件控制塊）， FCB包含一個(gè)指向 MFT（ Master File Table，主文件表）中的該文件記錄的指針，通過該指針獲得文件訪問權(quán)。
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