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- 支持 Fat12/Fat16/Fat32
- 支持長文件名
- 底層對文件名採用到 Unicode
- 提供兼容當前系統的 ASCII文件名接口
- 提供一套使用 Unicode 文件名接口
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- 優化 Buffer﹐減少 IO 次數
- 優化文件訪問方式﹐提高隨機訪問速度
- 面嚮對象結構
- 增強可擴充性
- 增強模塊內聚
- 減小模塊間耦合
- 增加模塊可復用性
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- 最近最少使用算法
- 虛擬文件系統 VFS
- Fat 文件系統
- 文件名/路徑名解析
- 系統初始化
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- 實現為一個模板類 LruMap
- 用于需要進行 Buffer/Cache的對象。
- 主要接口 :
- get(key, referFlag)
- release(object)
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- 使用 Red-Black Tree通過鍵值查找對象。
- 使用Double-Linked List管理為最近最少使用的可換出的對象(LruList)。
- 如果對象被引用﹐則引用計數非零﹐此時對象不在 LruList中﹔當引用計數減至零時﹐對象進入 LruList 作為 Head﹐即最近使用的。
- 如果找到﹐僅增加引用計數﹐否則Load Object﹐必要時換出最近最少使用的對象。
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- 內存分配
- 設備驅動程序(DeviceDriver)
- 緩沖區管理(BufferManager﹐使用Lru)
- 文件空間管理(ClusterManager﹐使用Lru)
- 文件節點管理(DirCtrlBlock﹐目錄管理)
- 全局文件註冊表(FileMap﹐使用Lru)
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- 限制文件系統使用的總內存
- 文件系统初始化时从系统堆申请一块固定空间作為文件系統專用Heap
- FsMem_Alloc(size, flag)
- 如 flag 標明申請的內存是重要的﹐則在內存用量超額時將最近最少使用的Buffer換出。
- FsMem_Free(mem)
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- 提供按塊讀寫的接口
- 塊尺寸為標準扇區尺寸(512B)
- 提供一個最優訪問塊數﹐VFS努力按此塊數为单位讀寫設備
- 提供低級格式化函數(format)
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- 使用Lru算法統一管理系統所有的 Buffer﹔
- 文件系統不顯式讀取外存﹐只向 BufferManager請求某設備某地址的數據內容。
- 由BufferManager通過對Buffer的換入換出﹐將數據寫入外存。
- 解決Buffer重迭問題。
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- 一塊對應到外存上的內存﹐最佳情況下為設備的最佳訪問大小﹔
- typedef struct tagBufferItem
- {
- DeviceDriver *device;
- PBYTE buffer;
- UINT32 size;
- UINT32 first;
- UINT32 count;
- } BufferItem;
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- 是文件系統相關的﹔
- 大多數文件系統為了文件空間管理的方便﹐將外存分為固定大小的Cluster﹔
- 為了靈活性﹐允許文件分為多個不連續的塊﹔
- 一般情況下﹐文件佔用的空間都是完全連續的﹐或分作數目不多的一些不連續的塊(簇組Cluster Group) ﹔
- 實現中解析具體文件系統的文件空間信息﹐將這些信息轉化為統一格式的﹐按文件邏輯順序的多個 Cluster Group。
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- 由LruMap來管理﹔
- typedef struct tagClusterGroup
- {
- UINT32 logFirst;// first logic No. of the node
- UINT32 first; // first cluster No. of the node
- UINT32 count; // count of continuous clusters
- UINT32 link; // link for find next cluster group
- } ClusterGroup;
- 一般情況下 count 的數目很大(幾百甚至幾千) 。
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- 如果 Cluster Group 的數目太多﹐就使用 Lru算法對它們進行管理﹔
- 此時相當于使用動態跳表﹔
- 最差情況下﹐查找某分離的 Cluster Group必須從第一個Cluster Group開始﹔
- 因此﹐第一個 Cluster Group 不能被換出。
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- 以(映射關係-1)中的 File_2 為例﹔
- 弧線箭頭為引用﹐直線箭頭(紅色)為映射。
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- 是文件系統相關的﹐主要有﹕
- 創建文件節點(Create)
- 刪除文件節點(Delete)
- 重命名文件(Rename)
- 讀取文件節點(Read)
- 改写文件结点(Write)
- 查找文件節點(Find)
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- 在大多數文件系統中﹐目錄都被作為一種特殊的文件來對待。
- 目錄存儲文件節點﹐一個文件節點可以是一個目錄節點﹐此即多層目錄。
- 文件節點存儲文件的尺寸﹐起始地址﹐日期時間﹐文件屬性等。
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- 獲取文件空間信息的開銷很大。
- 同一文件可能有多個文件句柄。
- 多個文件句柄對文件的訪問方式可能不同。
- 使用Lru算法管理註冊的文件﹐註冊的文件為FileBaseInfo﹐文件第一次載入時﹐即進行註冊。
- 一旦所有句柄關閉﹐並不立即取消註冊。
- 直到文件註冊表占滿﹐才換出最近最少使用的FileBaseInfo。
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- Master Boot Record (MBS)
- Partition Boot Record (PBS)
- Fat Entry Format
- Fat Structure
- Fat Directory Entry (File Node)
- Long File Name Entry
- Fat Directory Manager
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- Fat12﹐每個 Fat Entry占12bit﹕
- Fat16﹐每個 Fat Entry占16bit。
- Fat32﹐每個 Fat Entry占32bit﹐但只用到低28Bit﹐高4位保留。
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- 文件的空間在在大部份情況下是連續的;
- 因此Fat Table的值在大部份情況下是連續的﹐如圖 (ClusterNum = FatIndex – 2);
- 通過掃描 Fat﹐得出 ClusterGroup.
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- 從文件首地址開始,如果Cluster是相鄰的,相應 ClusterNode.count 加一
- 否則從鏈接地址創建新的 ClusterNode 插入文件的 ClusterTable,直到文件結束.
- 絕大多數情況下, 整個文件的所有Cluster都是連續的, ClusterNode.count 可以達到幾千甚至幾萬.
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- FILE_ATTR_READ_ONLY
- FILE_ATTR_HIDDEN
- FILE_ATTR_SYSTEM
- FILE_ATTR_VOLUME_ID
- FILE_ATTR_DIRECTORY
- FILE_ATTR_ARCHIVE
- FILE_ATTR_LONG_NAME
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- 該屬性標明DirEntry是一個子目錄﹔
- 子目錄與根目錄的區別﹕
- 子目錄至少包含兩個DirEntry “.”和 “..” ﹔
- 一個分區必有且只有一個根目錄但可以有零个或多個子目錄﹔
- 從文件角度看目錄跟文件的不同﹕
- 目錄總是占有磁盤空間﹔
- 目錄的FileSize域總為 0﹔
- 目錄的實際尺寸不可超過 2 M。
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- 標明該DirEntry僅存儲長文件名﹐是個LongDirEntry﹔
- 兼容早期不支持長文件名的Fat系統實現﹔
- 長文件名存儲為Unicode﹔
- 一個文件的長文件名最多包含20個LongDirEntry﹔
- 一個文件最多可以包含259個Unicode字符﹐一個 0結束符。
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- LongDirEntry
兼容ShortDirEntry﹔
- 長文件名以UniCode存儲﹔
- 一個長文件名可能由多個LongEntry
拼接成。 |
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- 合法的 LongDirEntry必有一個ShortEntry與之對應﹔
- 合法的LongDirEntry.bCheckSum必與從ShortName計算出來的相符﹔
- 從多個LongDirEntry中讀出的文件名要按Order域進行重新排列﹔
- 如Order有 FAT_LAST_LONG_ENTRY表明這是對應于ShortEntry最後一個LongDirEntry﹔
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- Fat Spec支持 512~4K Byte 的Sector尺寸﹐但得到廣泛支持的只有 512 Byte的Sector﹔用 ulong對sector尋址﹐最大尋址範圍是2T。
- Fat支持的最大Cluster尺寸為32K﹐由此可以計算各Fat支持的最大尺寸。
- Fat12支持的最小尺寸無限制﹐最大尺寸為 128 M﹐但通常不用于大于4M的盤(分區)。
- Fat16支持的最小尺寸為2M﹐最大尺寸為 2G﹐但通常不用于大于512M的盤(分區) 。
- Fat32支持的最小尺寸為32M﹐最大尺寸為 8T﹐但Windows限制為最大 32G。
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- 路徑分三類﹕
- 相對路徑(如 “appdata\data.bin”) ﹔
- 絕對路徑(如“C:\system\appdata\data.bin”) ﹔
- 分區根路徑(如“\system\appdata\data.bin”) 。
- 查找文件﹕
- 使用Regular Expression匹配文件名(如 c:\??*.b?n, a:\[abc]*.b[cde]t) 。
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- 從一個 DeviceDrive創建一個ClusterManager﹔
- 如果成功﹐以該ClusterManager創建一個根分區﹐裝載到系統根﹔
- 根分區的名字不固定﹐任何合法的ClusterManager可以裝載為任何名字﹐目前按兼容當前文件系統的名字裝載﹔
- 設置根分區的當前目錄為根目錄。
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- Fat文件系统对目录无排序索引
- 查找每个文件都需要顺次查找每级目录
- 不适宜在一个目录下建立太多文件
- 长文件名的读写需要编码转化和校验，速度比短文件名读写慢，表现在查找文件速度比较慢
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备注