计算机基础知识——文件系统

概述

1. 文件系统分为平面文件系统（文件在同一个层次，无目录结构），分层文件系统（有目录结构）。
2. 文件类型分为：数据文件（保存数据信息）、目录文件（保存数据文件的信息）

数据文件

以txt，wav，bmp文件举例。

• txt文件：底层是2进制数据，通过ASCII表解码2进制，转换成对应文字
• wav文件
  • 读wav前需要先知道一些信息，如码率，单声道or立体声
  • 以上信息存储于元数据（meta-Data）中，即关于数据的数据
  • 元数据存储在文件头，因此也叫文件头，如图1所示：
  • wav存储的数据为声音的振幅，如图2所示：

图1：wav文件头

图二：wav文件数据

• bmp文件

  • 文件头如下所示：

    
    
    bmp文件头.png

平面文件系统（文件在同一个层次）

1. 由目录文件和数据文件组成，其中目录文件存储数据文件的元数据，如创建时间、修改时间、文件长度和起始位置。目录文件内部信息如下图所示：

目录文件.png

2. 碎片化存储（增删改查导致的）
   定义：为了给文件的修改预留一定空间，一般会给每个文件分配固定大小的block，当文件数据长度超过block长度，新增的文件数据会保存到新创建的block中，这种存储方式称为碎片化存储。

2.1 碎片化存储下的数据文件增大
如下图中的todo.txt文件被保留在block1和block5，并由目录文件记录todo.txt存储在哪些block中。

数据文件增大

2.2 碎片化存储下的数据文件删除
特点：1.不删除数据文件，只是删除其在目录文件中对应的记录；2.直到下一次有新的数据写入，原数据文件才会被覆盖。如下图所示，当carrie.bmp被删除时，其数据并没有被删除，仅删除其在目录文件中对应的记录。

数据文件删除

2.3 碎片整理
为了更高效地读取数据，对于碎片化存储的数据，操作系统会在对其进行整理，使对应的block能被连续读取。如下图所示，整理前todo.txt的存储block为1,5,2，整理后其存储block为1,2,3。

• 整理前：

  
  
  image.png

• 整理后：

  
  
  

  image.png

分层文件系统

定义：即现在我们最常用的文件系统，文件不一定放在同一层级下，通过创建子文件夹，文件可以被放在不同的文件夹下。每个文件夹都有自己的目录文件。其中根文件夹的目录文件被称为根目录文件。其与平面文件系统的区别仅仅是增加了一项“IS DIRECTORY”。

• 目录文件增加一项元数据的记录（是否文件夹）

  
  
  

  image.png

• 根目录文件和子目录文件

  
  
  

  image.png