第五周学习笔记

自学教材第11章，提交学习笔记（10分），评分标准如下

1. 知识点归纳以及自己最有收获的内容，选择至少2个知识点利用chatgpt等工具进行苏格拉底挑战，并提交过程截图，提示过程参考下面内容 （4分）

“我在学***X知识点，请你以苏格拉底的方式对我进行提问，一次一个问题”

核心是要求GPT：“请你以苏格拉底的方式对我进行提问”

然后GPT就会给你提问，如果不知道问题的答案，可以反问AI：“你的理解（回答）是什么？”

如果你觉得差不多了，可以先问问GPT：“针对我XXX知识点，我理解了吗？”

GPT会给出它的判断，如果你也觉得自己想清楚了，可以最后问GPT：“我的回答结束了，请对我的回答进行评价总结”，让它帮你总结一下。


2. 问题与解决思路，遇到问题最先使用chatgpt等AI工具解决，并提供过程截图（3分）
3.   实践过程截图，代码链接（2分）
4.    其他（知识的结构化，知识的完整性等，提交markdown文档，使用openeuler系统等）（1分）

一、课本第十一章内容总结

第十一章 EXT2文件系统

1.EXT2文件系统

在第七章中已经简要学习过EXT2系统的一些基本知识。EXT2是Linux的默认文件系统。

2.EXT2文件系统数据结构

2.1创建虚拟磁盘

命令mkd2fs [-b blksize -N ninodes] device nblocksk可以用来创建带有nblocks个块和ninodes个索引节点的EXT2文件系统，设备可以是真实设备，也可以是虚拟磁盘文件。

如dd if=/dev/zero of=vdisk bs=1024 count=1440

mke2fs vdisk 1440

可以在一个名为vdisk的虚拟磁盘文件上创建一个EXT2文件系统，有1440哥大小为1kb的块。

2.2虚拟磁盘布局

 Block#0是引导块，用来容纳一个引导程序，从磁盘引导操作系统。

Block#1：超级块，容纳整个文件系统信息。以下为一些重要字段。

Block#2：块组描述符，EXT2将磁盘块分成几个组，每组有8192个块，每组用一个块组描述符结构体来描述。

Block#8：块位图，用来表示某种项的位序列。

Block#9：索引节点位图，一个索引节点就是用来代表一个文件的数据结构。

Block#10：索引开始节点，每个文件都用一个128字节的唯一索引节点结构体表示。

 其中i_block[15]包含指向文件磁盘块的指针，这些磁盘块有：

直接块、间接块、双重与三重间接块。

随后的是文件存储数据块。

3.邮差算法

一个城市有M个街区，编号从0到M-1.每个街区有N座房子，编号从0到N-1.每座房子有一个唯一的街区地址，用（街区，房子）表示。已知某个街区地址BA=（街区，房子），怎么把它转换为线性地址LA，反过来，已知线性地址，怎么把它转换为街区地址？

如果都从0开始计数，

Linear_address LA=N*block + house；
Block_address BA=(LA/N,LA%N）；

这就是邮差算法。

4.编程示例

显示超级块

（1）打开虚拟磁盘：int fd = open("vdisk",O_RDONLY)

（2）将超级块读入

char buf[1024];

lseek(fd,1024,SEEK_SET);

int n = read(fd,buf,1024)

（3）让ext2结构体指向buf【】，然后利用指针访问结构体的各个字段。

还有显示位图等操作，详细见课本271页。

5.遍历EXT2文件系统树

遍历算法

（1）读取超级块。

（2）读取快组描述符。

（3）读取InodeBeginBlock,获取/的索引节点。

（4）将路径名称记为组件字符串。

（5）从（3）的跟索引节点开始搜索。

（6）使用索引节点号ino定位相应的索引节点。

6.EXT2文件系统的实现

 （1）是当前运行进程的 PROC结构体。在实际系统中，每个文件操作都是由当前执行的进程决定的。每个进程都有一个cwd，指向进程当前工作目录（CWD）的内存索引节点s 它还有一个文件描述符数组 fd【】，指向打开的文件实例。
（2）是文件系统的根指针。它指向内存中的根索引节点。当系统启动时，选择其中一个设备作为根设备，它必须是有效的 EXT2文件系统。根设备的根索引节点（inode #2）作为文件系统的根（/）加载到内存中。该操作称为"挂载根文件系统"。
（3）是一个openTable条目。当某个进程打开文件时，进程 fd数组的某个条目会指向openTable，openTable 指向打开文件的内存索引节点。
（4）是内存索引节点。当需要某个文件时，会把它的索引节点加载到minode槽中以供使用。因为索引节点是唯一的，所以在任何时候每个索引节点在内存中都只能有一个副本。在minode中，（dev; ino）会确定索引节点的来源，以便将修改后的索引节点写回磁盘。refCount字段会记录使用minode 的进程数。
dirty字段表示索引节点是否已被修改。挂载标志表示索引节点是否已被挂载，如果已被挂载，mntabPtr将指向挂载文件系统的挂载表条目。lock字段用于确保内存索引节点一次只能由一个进程访问，例如在修改索引节点时，或者在读/写操作过程中。
（5）是已挂载的文件系统表。对于每个挂载的文件系统，挂载表中的条目用于记录挂载的文件系统信息，例如挂载的文件系统设备号。在挂载点的内存索引节点中、挂载标志打开，mntabPtr指向挂载表条目。在挂载表条目中，mntPointPtr指向挂载点的内存索引节点。后面将会讲到，这些双链接指针允许我们在遍历文件系统树时跨越挂载点。此外，挂载表条目还可能包含挂载文件系统的其他信息，例如超级块、块组描述符、位图和索引节点启动块的值，以便快速访问。如果任何缓存项有修改，当卸载设备时，必须将它们写回设备。

系统级别：分为三级，第一级包含基本文件系统树，第二级实现文件内容读写，第三级实现文件系统的挂载、卸载和文件保护。

7.基本文件系统

type.h

这类文件包含 EXT2文件系统的数据结构类型，比如超块、组描述符、索引节点和目录条目结构。此外，它还包含打开文件表、挂载表、PROC结构体和文件系统常数。

global.c

这类文件包含文件系统的全局变量

8.1级文件系统函数

mkdir算法

mkdir pathname

创建一个带路径名的新目录。

creat算法

创建空的普通文件

除此外还有link、unlink算法等。

9.2级文件系统函数

open算法

int open（char *filename，int flags）

打开一个文件进行读写。

还有lseek、close等算法。

10.3级文件系统函数

此处包括挂载算法、卸载算法等。

二、课堂代码实践

三、苏格拉底挑战