操作系统外存管理与文件系统

外存的分类

计算机有多样化的外置存储设备，例如软盘，磁带，光盘，U盘，机械硬盘，SSD等，以后随着技术的进步可能还会出现更多。所有这些设备最终都可以归为3类：

• 顺序读写型：如磁带，物理结构决定了只能按顺序来。
• 随机只读型：更准确的说法是单次完整写入多次读取，这种存储介质写入数据只能是一次将完整的数据写入，但是读取可以不限次数，如光盘（也包括可擦写光盘）。
• 随机读写型：可以任意写任意读的外设，现在我们日常生活中接触的最多的也是这一类，比如硬盘，U盘等。

外存的数据格式

外存和内存不一样，外存需要记录持久化的数据，所以不能像访问内存一样直接通过记录物理地址的方式去访问，毕竟人不是电脑，根本不可能长时间记住你存的内容的物理地址，所以，我们期望的外存应该是有某种固定的数据格式，通过解析这种数据格式，可以随时查看之前写的数据的相关信息。这其实就是文件系统的来源。

文件系统把所有存储在设备里的数据组织成了一颗树，树的根节点是目录，叫根目录，根的子节点可以是目录，也可以是文件，如果是目录，则可以继续生成子节点。文件一定是叶子节点，里面存储了我们存储的数据，文件树的每个节点都会记录一些操作信息，例如用户，创建及最近修改时间，操作日志等。

尽管几乎所有的文件系统的接口是非常一致的，但实现却有很多。对于随机只读型的外存，常见的文件系统有如下这些：

随机只读型外存文件系统

对于随机读写型的外存，常见的文件系统有如下这些：

随机读写型外存文件系统

有些文件系统通过记录日志来提高防灾能力，可以用来恢复一些突然断电造成的数据丢失。

虚拟内存的支持

unix系的操作系统专门提供了一个swap分区用于内存页的保护和恢复，windows系统中则通过一个隐藏的.swp文件来实现。内存与外存并不割裂，高性能的外存也可以一定程度上弥补一下因内存资源不足而引起的响应速度的降低。