Unix文件系统是什么？Unix文件机制有几个部分组成？

Unix文件系统是Unix系统的心脏，它提供分层的目录和文件。文件系统将磁盘空间分成一组1024字节，称为一个块(也有512字节为一个块，如SCO XENIX)，从0到整个磁盘的最大块数。



所有块可以分为四个部分，块0称为引导块，文件系统不使用；块1被称为特殊块，它包含许多信息，包括磁盘大小和整个块的其他两个部分的大小。从块2开始，有一个包含I节点的表，表中的块数是可变的，这将在后面讨论。在I节点表之后，有一个空闲存储块(数据存储块)，可以用来存储文件内容。

文件的逻辑结构和物理结构非常不同，逻辑结构是用户键入cat命令后看到的文件，用户可以得到代表文件内容的字符流。物理结构是文件在磁盘上实际存储方式的存储格式。用户认为他们的文件是前沿字符流，但实际上，文件可能不是以前沿模式存储在磁盘上的，超过一个块的文件通常会分散存储在磁盘上。但是，当用户访问一个文件时，UNIX文件系统会以正确的顺序获取每个块，以便为用户提供文件的逻辑结构。

当然，在Unix文件系统的某个地方必须有一个表，告诉文件系统如何将物理结构转换成逻辑结构，这涉及到I节点。I节点是一个64字节长的表，包含了关于一个文件的信息，包括文件大小、文件所有者、文件访问权限模式，以及文件是普通文件、目录文件还是特殊文件。I节点中最重要的项目是磁盘地址表，表格中有13个块号。前10个块号是文件前10个块的存储地址，这10个块号可以给出一个文件的逻辑结构，长度最多为10个块，该文件将按照块号在磁盘地址表中出现的顺序获取相应的块。

Unix在每个目录条目中只存储文件名和I-node编号，总共16个字节，文件中除了名称以外的所有信息都存储在I-node中。优点是大大降低了系统各级目录的规模，在Unix文件系统中，为了提高系统效率，减少对内存空间的占用，在打开一个文件时，只将文件关联的目录项和磁盘I节点复制到主存。为了管理打开的文件，建立了一个打开文件管理机制，该机制由以下三部分组成：

1、活动I节点。也称为内存I节点，该函数是为了反映文件的当前活动，所以它添加了一些项目：内存索引节点状态、设备号、索引节点号和内存索引节点访问计数。

2、打开文件表。I-node只包含文件的静态信息，但是当一个文件被同一个进程或者不同的进程打开，路径名相同或者不同，操作相同或者不同的时候，仅靠I-node是无法满足要求的。因此，打开文件表记录了打开文件所需的一些附加信息：读写状态、引用计数、指向内存索引点的指针和指向读/写位置的指针。

3、用户文件描述符表。每个用户进程都有一个用户文件描述符表，每个条目都是一个指针，指向打开文件表中的一个条目。这个表的作用是保证每个进程可以打开多个文件，或者以不同的形式操作打开同一个文件。

总结：Unix文件系统的出现和普及推动了操作系统的革命，其设计思想和开发过程中积累的丰富经验教训至今仍可借鉴。文件系统负责管理系统中的文件信息，在整个系统中起着至关重要的作用。文件系统是Unix成功的关键，Unix系统采用树形文件结构，内核和外内核相结合，设备和文件的管理机制和使用方法相同，使得Unix文件系统成为目前非常优秀的系统。