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西南科技大学计算机科学与技术学院

实验报告

课程名称：计算机操作系统综合设计

实验项目名称：文件系统的实现

班级：

成员：

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目录

一、概述3

二、背景3

（1）文件系统的整体发展3

（2）分布式存储的发展演变5

（3）不足及改进6

（3）发展情况7

三、实现概要8

四、实验步骤9

4.1、思路流程图9

1.整体流程图9

2.函数流程图10

4.2、代码实现15

4.3、函数说明17

五、成果展示19

六、实验总结25

2

一、概述

文件系统是操作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘，也有基于NAND

Flash的固态硬盘）或分区上的文件的方法和数据结构；即在存储设备上组织文

件的方法。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，

简称文件系统。文件系统由三部分组成：文件系统的接口，对对象操纵和管理的

软件集合，对象及属性。从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进

行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。具体地说，

它负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，当用

户不再使用时撤销文件等。

二、背景

分成以下四个要点：

（1）文件系统的整体发展

在上个世纪八十年代中期，大多数开放系统文件系统都是标准Unix系统的

一部分。一些厂商如Cray和Amdahl编写了他们自己的文件系统。这些厂商这

么做的原因是标准unix操作系统文件不能满足日常工作的需求。Solaris操作

系统上的UFS来自另一个操作系统，即Multics系统。现在，许多厂商如Convex、

MultiFlow和ThinkingMachines等开发出大量的高性能文件系统。任何拥有大

规模系统的厂商都有自己的文件系统，所有的这些文件系统都试图去解决同样的

问题。我认为它们的可扩展性从大到小依次排列是这样的：

元数据性能、恢复性能、小模块性能、大模块性、存储管理

这里的关键字是可扩展性。记住，在磁盘密度快速增加的时候，性能的可

调整性比现在要强得多。某些厂商已经开始考虑并行系统，某些则开始对曾经

免费提供的文件系统进行收费。我最近已经在博客中提到了这些内容。这就象是

deja-vu一样，周而复始。但是由于这篇文章谈的是愚蠢的行为，就让我引用另

一位瑜伽修行者瑜伽熊的话来说明问题吧：“我是比普通的熊要聪明一些。”试

问：这个行业是否比较聪明呢？

1990年左右，Veritas发布了第一款商用unix操作系统VxFS.这个文件系

统试图解决除了存储管理之外的所有问题，Veritas后来还将存储管理功能也添

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加了进去，推出了VxVM.VxFS对于当时商用unix操作系统的推广是有革命性意

义的。大多数重要厂商都使用过这款产品，或者支持它，或者OEM它。不久，

Veritas又增加了其他一些东西进去，比如可以消除POSIX所要求的写锁限制的

DB编辑功能。

虽然Veritas曾凭借这款产品纵横商用系统市场并赚了很多钱，但是

SiliconGraphics决定编写自己的文件系统XFS.这款产品于九十年代中期发布。

该产品后来被开源并具备了某些与VxFS一样的功能，因为它的某些开发商与

VxFS的开发商是同一批人。到九十年代末期和新世纪初期，许多厂商拥有了共

享文件系统，但是在高性能计算社区，大部分的共享文件系统都是收费的。大

部分的共享文件系统都是通过单一元数据服务器和客户端进行配置的。同时，一

小部分厂商试图利用共享域名空间和分布式空间分配技术来解决共享数据的问

题。

结果怎么样呢？没有一款文件系统是免费的，所有的文件系统都想要解决

上面5个领域的所有问题