磁盘故障模式 潜在扇区错误（Latent-Sector Errors，LSE） 如果磁头由于某种 原因接触到表面（磁头碰撞，head crash，在正常操作期间不应发生的情况），则可能会讹误表面，使得数据位不可读。宇宙射线也会导致数据位翻转，使内容不正确。 驱动器使用磁盘内纠错码（Error Correcting Code，ECC）来确定块中的磁盘位是否良好，并且在某些情况下，修复它们...

在 20 世纪 90 年代早期，由 John Ousterhout 教授和研究生 Mendel Rosenblum 领导的伯克利小组开发了一种新的文件系统，称为日志结构文件系统(LFS)。他们这样做的动机是基于以下观察： 内存大小不断增长。 随着内存越来越大，可以在内存中缓存更多数据。随着更多数据的缓存，磁盘流量将越来越多地由写入组成，因为读取将在缓存中进行处理。...

文件系统面临的一个主要挑战在于，如何在出现断电（power loss）或系统崩溃（system crash）的情况下，更新持久数据结构。称为崩溃一致性问题（crash-consistency problem）。 一个详细的例子 假定磁盘上使用标准的简单文件系统结构，包括一个 inode 位图（inode bitmap，只有 8 位，每个 inode 一个），一个数据位图（data bit...

问题：性能不佳 传统文件系统的问题： 碎片化，主要是外部碎片导致文件的块分布过于分散，增加了磁盘寻道成本 原始块太小导致的文件被分为太多块，提高了定位成本，因为每读一个块都需要定位一次 FFS：磁盘意识是解决方案 以上问题的原因是把磁盘当作内存看待，过于依赖随机访问，忽视了底层的磁盘寻道特性 组织结构：柱面组 磁盘是由一环环磁道构成，主要的耗时是跨磁道导致的磁头移动（...

本章将介绍一个简单的文件系统实现，称为 VSFS（Very Simple File System，简单文件系统）。它是典型 UNIX 文件系统的简化版本，因此可用于介绍一些基本磁盘结构、访问方法和各种策略，你可以在当今许多文件系统中看到。 整体组织 将磁盘分成块（block），每块大小相同，通常每块为 4 KB 其中一部分作为管理用空间（超级块，位图，inode 结构信息），另一部分作...

操作系统应该如何管理持久存储设备？ 文件和目录 存储虚拟化形成了两个关键的抽象。 文件（file） 文件就是一个线性字节数组，每个字节都可以读取或写入。每个文件都有一个与其关联的低级名称（low-level name），通常是某种数字。用户通常不知道这个名字（我们稍后会看到）。由于历史原因，文件的低级名称通常称为 inode 号（inode number）。 目录（director...

简介 本章将介绍廉价冗余磁盘阵列（Redundant Array of Inexpensive Disks），更多时候称为 RAID，这种技术使用多个磁盘一起构建更快、更大、更可靠的磁盘系统。 优点： 性能。并行使用多个磁盘可以大大加快 I/O 时间。 容量。将多个磁盘合并为逻辑上的一个单磁盘。 可靠性。在多个磁盘上传输数据（无 RAID 技术）会使数据容易受到单个磁盘丢...

主要介绍磁盘驱动器HDD（hard disk drive）相关技术，不过现在SSD变成主流了，但HDD因为其数据可靠性和价格在特定的领域依旧不可替代 接口 驱动器由大量扇区（512 字节块）组成，每个扇区都可以读取或写入。在具有 n 个扇区的磁盘上，扇区从 0 到 n−1 编号。因此，我们可以将磁盘视为一组扇区，0 到 n−1 是驱动器的地址空间（address space）。 多扇区...

系统架构 我们先看一个典型系统的架构（见图 36.1）。其中，CPU 通过某种内存总线（memory bus）或互连电缆连接到系统内存。图像或者其他高性能 I/O 设备通过常规的 I/O 总线（I/O bus）连接到系统，在许多现代系统中会是 PCI 或它的衍生形式。最后，更下面是外围总线（peripheral bus），比如 SCSI、SATA 或者 USB。它们将最慢的设备连接到系统，...

基于事件的并发（event-based concurrency），在一些现代系统中较为流行，比如 node.js，但它源自于 C/UNIX 系统，我们下面将讨论。 基于事件的并发针对两方面的问题。一方面是多线程应用中，正确处理并发很有难度。 正如我们讨论的，忘加锁、死锁和其他烦人的问题会发生。另一方面，开发者无法控制多线程在某一时刻的调度(由系统调度)。 基本想法：事件循环 我们使用的...