00:00

文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件的一種機(jī)制。文件系統(tǒng)將文件抽象為虛擬的磁盤，并通過索引結(jié)構(gòu)來管理大量文件。文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可以基于磁盤的讀寫操作，并提供文件的讀取、寫入和大小調(diào)整等功能。文件可以是文本文件、二進(jìn)制文件或數(shù)據(jù)庫等形式。目錄是文件的集合，可以通過層級(jí)結(jié)構(gòu)來組織文件。

05:06

目錄和文件是操作系統(tǒng)中重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以通過API進(jìn)行創(chuàng)建、刪除、鏈接等操作。實(shí)現(xiàn)m命令時(shí)，只需修改目錄的API，通過路徑解析和表的掛載，可以將節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)文件系統(tǒng)中重新解析。文件系統(tǒng)的重要部分是實(shí)現(xiàn)文件的讀寫和目錄的管理，可以借助動(dòng)態(tài)數(shù)組和映射來實(shí)現(xiàn)。

10:32

在實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)時(shí)，可以定義一個(gè)共同的基類，用于表示文件和目錄。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中，內(nèi)存被假設(shè)為無限大的隨機(jī)訪問內(nèi)存，但實(shí)際上內(nèi)存訪問是有成本的。因此，在磁盤上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，可以使用內(nèi)存作為磁盤的緩存，并延遲將數(shù)據(jù)寫回磁盤。這種做法類似于內(nèi)存和硬盤之間的緩存層次結(jié)構(gòu)。

15:41

文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要解決讀放大和寫放大的問題。為了減少讀放大和寫放大的現(xiàn)象，可以通過合理排列數(shù)據(jù)來提高數(shù)據(jù)的訪問效率。同時(shí)，考慮整個(gè)操作系統(tǒng)的視角，將數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐帕?，可以減輕讀放大和寫放大的現(xiàn)象。

20:37

該段字幕主要講述了在實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)時(shí)需要考慮的一些因素，如磁盤容量、文件大小等。在小容量磁盤上實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)時(shí)，可以使用簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如鏈表來表示文件和目錄。同時(shí)，還需要額外的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來記錄文件的大小和塊的分配情況。

26:24

目錄在操作系統(tǒng)中是一個(gè)普通的文件，但有特殊的結(jié)構(gòu)?？梢允褂面湵韥韺?shí)現(xiàn)目錄，有兩種設(shè)計(jì)方式：一種是每個(gè)塊存儲(chǔ)一部分?jǐn)?shù)據(jù)和下一個(gè)塊的指針，另一種是將所有的下一個(gè)塊的指針集中存儲(chǔ)在某個(gè)地方。

31:54

該段字幕主要討論了文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式和優(yōu)缺點(diǎn)。一種方式是在每個(gè)數(shù)據(jù)塊后面放置指針，這樣實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單但存在查找效率低和數(shù)據(jù)完整性問題；另一種方式是將指針集中存放在文件系統(tǒng)的某一區(qū)域，這樣查找效率高但存在磁盤損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。最終，提出了將指針放在內(nèi)存中緩存，并存儲(chǔ)多份以提高可靠性的解決方案，即FAT文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

37:25

文件系統(tǒng)是由字節(jié)序列組成的，其中包含了元數(shù)據(jù)和文件分配表。文件分配表是由一系列的next指針組成的，用來指向文件的數(shù)據(jù)塊。文件系統(tǒng)中的最小單位是cluster，而fat文件系統(tǒng)的next指針的大小取決于文件系統(tǒng)的類型。實(shí)驗(yàn)中需要讀取文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)來還原照片。閱讀文件系統(tǒng)的手冊(cè)是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。

42:23

文件系統(tǒng)的重要概念包括每個(gè)簇的扇區(qū)數(shù)、合法的數(shù)值范圍、以及next數(shù)組的用途。next數(shù)組不僅用于存儲(chǔ)下一個(gè)簇的編號(hào)，還可以用來標(biāo)記簇的分配情況，如可分配、保留和損壞等。文件系統(tǒng)可以通過標(biāo)記損壞的簇來繞過磁盤的損壞部分，延長機(jī)械盤的壽命。

47:35

文件系統(tǒng)中的重要細(xì)節(jié)包括文件的短文件名和擴(kuò)展名、文件類型、目錄標(biāo)記、長文件名的處理等。這些細(xì)節(jié)在操作系統(tǒng)中是不可分割的，對(duì)于理解和實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)非常重要。

52:23

文件系統(tǒng)中的特殊字符和元數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置對(duì)系統(tǒng)的影響。文件系統(tǒng)的特殊字符集可能導(dǎo)致命名沖突和錯(cuò)誤。在FAT文件系統(tǒng)中，文件的元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在目錄項(xiàng)中，而不是文件頭部，這樣可以提高局部性。然而，如果目錄文件損壞，其中的文件也會(huì)受到影響?？梢酝ㄟ^遍歷文件系統(tǒng)的工具來查看文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)。

58:02

操作系統(tǒng)提供了一些API，我們可以使用這些API來實(shí)現(xiàn)一些應(yīng)用需求。通過查閱手冊(cè)，我們可以了解到操作系統(tǒng)提供的API的使用方法。在操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的格式化是將文件分配表抹掉，但目錄文件仍然存在，我們可以通過掃描文件系統(tǒng)找到目錄文件，并根據(jù)目錄結(jié)構(gòu)找到文件的第一塊。

63:55

位圖是按照行的方式存儲(chǔ)的，可以通過找到一行最接近的圖片來拼接整張圖片。文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用了局部性，但對(duì)于大文件和隨機(jī)訪問不太友好，容易產(chǎn)生碎片。

69:13

文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮存儲(chǔ)容錯(cuò)和性能，UNIX文件系統(tǒng)使用索引節(jié)點(diǎn)（i-node）來存儲(chǔ)文件的元數(shù)據(jù)，每個(gè)文件都有唯一的i-node編號(hào)。創(chuàng)建新文件時(shí)需要分配未使用的i-node。

74:34

Unix文件系統(tǒng)使用了一種稱為i-node的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理文件和目錄。i-node包含了文件的元數(shù)據(jù)和指向文件數(shù)據(jù)塊的指針。文件系統(tǒng)還使用了一種稱為big map的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來快速查找空閑的i-node。此外，Unix文件系統(tǒng)支持文件的鏈接和大小文件的訪問優(yōu)化。

80:14

文件系統(tǒng)保存文件的各種信息，包括文件的權(quán)限、大小、時(shí)間等。文件可以通過索引塊來找到對(duì)應(yīng)的磁盤塊。對(duì)于小文件，直接通過前12個(gè)磁盤塊就可以找到數(shù)據(jù)。對(duì)于大文件，可以使用索引列表來進(jìn)行索引，將一個(gè)磁盤塊看成是1024個(gè)32位指針，通過多級(jí)索引可以找到對(duì)應(yīng)的磁盤塊。

86:12

該段字幕主要講述了文件系統(tǒng)中的索引和分組設(shè)計(jì)，以及文件系統(tǒng)的頭部和目錄項(xiàng)的結(jié)構(gòu)。其中提到了一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)索引的設(shè)計(jì)，以及使用位圖來存儲(chǔ)空閑的i節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)塊。此外，還提到了文件系統(tǒng)的頭部信息和目錄項(xiàng)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。

91:17

Unix文件系統(tǒng)的目錄實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化了Windows和FAT文件系統(tǒng)的復(fù)雜性，通過使用i節(jié)點(diǎn)的機(jī)制，將文件和目錄的元數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)，提高了性能和可靠性。它將相近的數(shù)據(jù)放在一起，通過內(nèi)存緩存減少了讀寫操作，支持鏈接i節(jié)點(diǎn)和連續(xù)存儲(chǔ)，但仍存在碎片問題。

97:01

文件系統(tǒng)的重要信息都放在一個(gè)結(jié)構(gòu)體中，包括文件的位置和大小。如果要對(duì)文件系統(tǒng)造成最大傷害，應(yīng)該打擊super block。修復(fù)bug可能導(dǎo)致文件系統(tǒng)頭部信息丟失，但如果能找回l區(qū)域，文件系統(tǒng)仍可恢復(fù)。打擊i know區(qū)域會(huì)導(dǎo)致索引和數(shù)據(jù)丟失，難以恢復(fù)。文件系統(tǒng)是磁盤上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

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