文件系统的层次结构，全局结构，虚拟文件系统VFS以及文件挂载

1.文件系统的层次结构

1.用户接口

文件系统需要向上层的用户提供一些简单易用的功能接口。
这层就是用于处理用户发出的系统调用请求（Read、Write、Open、Close等系统调用)

2.文件目录系统

用户是通过文件路径来访问文件的,因此这一层需要根据用户给出的文件路径找到相应的FCB或索引结点。
所有和目录、目录项相关的管理工作都在本层完成，如:管理活跃的文件目录表、管理打开文件表等。

3.存取控制模块

为了保证文件数据的安全,还需要验证用户是否有访问权限。
这一层主要完成了文件保护相关功能。

4.逻辑文件系统与文件信息缓冲区

用户指明想要访问文件记录号,这一层需要将记录号转换为对应的逻辑地址。

5.物理文件系统

这一层需要把上一层提供的文件逻辑地址转换为实际的物理地址。

6.辅助分配模块

负责文件存储空间的管理,即负责分配和回收存储空间。

7.设备管理模块

直接与硬件交互，负责和硬件直接相关的一些管理工作。
如:分配设备、分配设备缓冲区、调度、启动设备、释放设备等。

8.例题

假设某用户请求删除文件“D:/工作目录/学生信息…xlsx”的最后100条记录。

1. 用户需要通过操作系统提供的接口发出上述请求――用户接口
2. 由于用户提供的是文件的存放路径，因此需要操作系统一层一层地查找目录，找到对应的目录项――文件目录系统
3. 不同的用户对文件有不同的操作权限，因此为了保证安全，需要检查用户是否有访问权限――存取控制模块（存取控制验证层)
4. 验证了用户的访问权限之后，需要把用户提供的“记录号”转变为对应的逻辑地址――逻辑文件系统与文件信息缓冲区
5. 知道了目标记录对应的逻辑地址后，还需要转换成实际的物理地址――物理文件系统要删除这条记录，必定要对磁盘设备发出请求――设备管理程序模块
6. 删除这些记录后，会有一些盘块空闲，因此要将这些空闲盘块回收――辅助分配模块

2.文件系统的全局结构（布局）

1.文件系统在外存中的结构

新磁盘初始化步骤：

1. 物理格式化，即低级格式化――划分扇区，检测坏扇区，并用备用扇区替换坏扇区
2. 逻辑格式化后，磁盘分区（分卷Volume），完成各分区的文件系统初始化。

2.open系统调用打开文件的背后过程

3.虚拟文件系统VFS

1.普通的文件系统

2.虚拟文件系统的特点

①向上层用户进程提供统一标准的系统调用接口，屏蔽底层具体文件系统的实现差异
②VFS要求下层的文件系统必须实现某些规定的函数功能，如: open/read/write。一个新的文件系统想要在某操作系统上被使用，就必须满足该操作系统VFS的要求.
③每打开一个文件，VFS就在主存中新建一个vnode，用统一的数据结构表示文件，无论该文件存储在哪个文件系统。

打开文件后，创建vnode，并将文件信息复制到vnode中， vnode的函数功能指针指向具体文件系统的函数功能。

3.UFS文件系统的数据结构inode

4.FAT文件系统的数据结构

注意:vnode只存在于主存中，而inode既会被调入主存，也会在外存中存储.

4.文件系统的挂载

文件系统挂载( mounting) ，即文件系统安装/装载到操作系统。

1.步骤

①在VFS中注册新挂载的文件系统。内存中的挂载表（ mount table）包含每个文件系统的相关信息，包括文件系统类型、容量大小等。
②新挂载的文件系统，要向VFS提供一个函数地址列表
③将新文件系统加到挂载点（mountpoint) ，也就是将新文件系统挂载在某个父目录下