我是一块硬盘（下）

前言：接上一篇《我是一块硬盘（上）》，这一篇稍微有点难度。

我问老大：每个文件都需要有个inode来描述, 每个目录是不是也需要一个？
”这是自然，和文件一样，每个目录也是一个inode, 其中有目录的属性，还有存放这个目录内容的磁盘块号，在磁盘块中才真正的存放着目录下的内容“

“举个例子来说吧：有人要读取 /tmp/test.log 这个文件，查找次序是这样的：根目录inode->根目录磁盘块->tmp目录inode->tmp目录磁盘块->test.log的 inode->读取磁盘块”

（点击看大图）

内存说： “我赛，这也太绕了吧，比CPU访问我的数据麻烦多了，硬盘，你要小心点，这要是操作不当的很容易出乱子的。”
我心想内存这次没坑我，他提醒的对，这操作确实有点复杂，读数据的时候还行，如果是修改，尤其是删除就很容易出事，例如想删除上面的文件/tmp/test.log，需要这些步骤：(1) 在目录中删除文件(2) 释放inode 到空闲的节点池，这样可以复用(3) 将磁盘块释放到空闲的磁盘块池
在操作某一步的时候出现系统崩溃，那我这些个目录和文件就凌乱了，可能会出现空间无法释放的情况。
老大说： “这确实比较烦，不过也能解决，听说过数据库是怎么办的吗：记录日志！ ”
”就是把要做的事记录下来？“
“是的，在做操作之前，记录要做的事情，形成日志，把他们成功写入磁盘以后再正式动手操作，等到所有步骤都搞完，才可以擦除日志项。你想想，如果执行到某一步崩溃，系统重启时检查日志项，就知道哪些没做，哪些已经做了，对于没做的日志，重新来一遍就是了” 。
其实说的很轻松，实施起来还是挺难的，重新执行就意味着那些操作一定是可以重复执行，并且不会带来破坏才行。（码农翻身注：这叫做日志(Journal)文件系统）

管理空闲块

目录和文件的存储问题解决了，接下来我需要一个大管家，把那些没有使用的、空白的、数量上亿的磁盘块给管理起来，只有这样，新的文件来的时候，才能分配空间存储。
操作系统老大给我推荐了两位，第一位主张是链式大法好，无非就是把空闲磁盘块组成一个链表（又是链表！），但是我心里盘算了一下：如果磁盘块号是32位的，每个块都得花费我32位的空间，如果我有5亿个空闲块，那仅仅为了记录他们就要占用接近2G的磁盘空间！这浪费可是有点大啊。
还有一位主张位图法，这个方法更简单，对每个磁盘块，如果已经被使用，那就标记为1，没被使用就是0。这样整个磁盘块就形成了一个由0和1组成的一个大位图。

由于每个磁盘块只用一个位来表示，非常节省空间，这个方案我喜欢！

文件系统

扯了这么多，是时候看一看全局了，在你们程序员的眼中，其实我是长这个样子的（拿你们崇拜的Linux ext2为例）：

（点击看大图）

我这个硬盘主要由MBR(Master Boot Record)和各个磁盘分区组成。
MBR中的有引导代码和磁盘分区表，分区表中记录了每个分区的起始位置，以及哪个磁盘分区是活动分区，这样系统就会找到它，然后装载这个分区中的引导块，并执行之。
引导块将会装载存存储在本分区的操作系统。需要注意的是，每个分区都有一个引导块，不管这个分区有没有操作系统，这是各大厂商的约定，是一种标准。
每个分区除了必须的引导块之外，又被分成多个块组。
在每个块组中你能看到熟悉的磁盘块位图和inode位图，不用解释估计你也知道是干嘛的。还有inode表（当然是存放文件和目录的inode 了）和真正的数据块。
对了，我的磁盘分区表只有64个字节，而每个分区项占用16个字节，所以只能容纳4个分区。如果你想用多于4个分区，你就需要把其中一个设为扩展分区，然后在其中继续划分成逻辑分区，想划几个就划分几个。
一般情况下，大家都喜欢把我划分成一个主分区+一个扩展分区，在扩展分区中再需要划分。

（完）

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