5Linux的设备管理与文件系统

2、设备管理的任务和功能
主要任务 ●选择和分配I/O设备以便进行数据传输操作。 ●控制I/O设备和CPU（或内存）之间交换数据。 ●为用户提供一个友好的透明接口，把用户和设备硬件特性分开，使得用户 在编制应用程序时不必涉及具体设备，由系统按用户的要求来对设备的工作 进行控制。 ●提高设备和设备之间、CPU和设备之间以及进程和进程之间的并行操作程 度，以使操作系统获得最佳效率。
● /lib 存放常用程序的库函数文件
● /mnt：移动存储设备的挂载点目录 ● /proc：存放操作系统运行时，进程（正在运行中的程序）信息及 内核信息 ● /root： Linux系统超级权限用户root的主目录 ● /tmp： 临时文件目录，有时用户运行程序的时候，会产生临时文 件 ● /usr 存放用户服务例程 ● /var 包括用于管理和维护本地计算机的文件，主要是一些进程频 繁变动的文件
●通配符
通配符的作用是代替一个或多个字符。
常用通配符及含义如下：
◆“*”代表若干个任意字符。 ◆ “?”代表一个任意字符。 ◆ “[…]”表示匹配方括号内的任意一个字符。 ◆“[a-y]”表示匹配方括号内两个字符之间的任意一个字符。 ◆“[!…]”表示匹配不在方括号内的任意一个字符。
3、Linux文件系统结构
磁盘的每个盘片有正反两个磁表面，若干张盘片可以组成一个盘 组。每个盘面上有多条同心圆磁道，不同盘面上具有相同编号的磁道 在同一个柱面上，从“0”开始按由外向里的次序顺序编号，称为“柱 面号”。为区分不同的盘面，从“0”开始给每个盘面编号，称为“磁 头号”。在磁盘初始化时把每个盘面划分成相等数量的扇区，按磁盘 旋转的反向从“0”开始给各扇区编号，称为“扇区号”。每个扇区将 磁道分割成弧段，我们称它为“块”。磁盘的每块上存放相等数量的 信息，块是磁盘信息读写的最小单位。由此，要确定一个块所在的位 置，就必须给出3个参数：柱面号、磁头号和扇区号。
mount系统设备名称安装点 现在安装光盘文件系统，可以在命令行上键人：
mount/dev/cdrom/mnt/cdrom
稍候片刻，光盘文件系统便安装上了。
5.4 目录与文件系统简介
●文件：Linux系统和Unix系统一样，把一切都视为文件，包括目录、 硬件接口设备等。 ●目录：其中包含许多文件项目的一类特殊文件。 ●子目录：被包含在另一个目录中的目录。
用户主 目录
用于安 装光盘
用于安装软盘
●文件名：用来标识文件的字符串，它保存在一个目录文件项中。 ●路径名：由斜线字符（/）结合在一起的一个或多个文件名的集合。 ●文件命名：Linux的文件名几乎可以由ASCII字符的任意组合构成，
文件名最长可多达255个字符。
管理文件的约定：
●文件名应尽量简单，并且应反映出文件的内容。 ●除斜线（/）和空字符（ASCII字符为\0）以外，文件名可以包含任
启动磁盘执行输入输出操作时，首先要把移动臂移动到指定的柱 面，称为寻道。同时磁盘控制器控制磁盘高速旋转，待指定的扇区旋
转到磁头位置下时，读写控制电路让指定的磁头进行读写。
轴 磁道
磁盘的访问时间分成3部分：
●寻道时间 ●旋转延迟时间
移动臂
●传输时间
柱面
读写磁头
转动方向
⑵查看系统硬盘使用情况
⑶磁盘调度
3、设备驱动程序的结构
●设备驱动程序的实现方法 ●字符设备驱动程序的结构 ●块设备驱动程序的结构
4、Linux系统中光盘的使用
在光盘驱动器中插入这张MP3光盘，进入/mnt目录，看到有cdrom目录和floppy目 录，前一个很明显是用来安装光盘文件系统的，后一个则是用来安装软盘文件系统的。 用mount命令进行文件系统的安装。mount命令的基本格式如下：
输出 设备
内存 输入进程SP1 输入进程SPn
输入缓冲区
输出缓冲区
磁盘 输入井
输出井
⑶SPOOLing技术的实例
4、磁盘存储器管理
磁盘存储器不仅容量大，存取速度快，而且可以实现随机存取， 是当前存放大量程序和数据的理想设备，故在现代计算机系统中，都 配置了磁盘存储器，并以它为主来存放文件。
⑴磁盘性能简介
5.5 Linux文件系统管理
文件系统是操作系统中负责存取和管理信息的程序模块，它用统 一的方法管理用户和数据信息的存储、检索、更新、共享和保护，并 为用户提供方便有效的文件使用和操作方法。
1、Linux基本文件系统与Linux支持的文件系统
●Linux基本文件系统 ●Linux系统支持的文件系统
5、缓冲技术
引入缓冲区的主要原因 ●缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。 ●减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制。
●提高CPU和I/O设备之间的并行性。
⑵SPOOLing系统的组成
主要由3部分组成 :
●输入井和输出井
●输入缓冲区和输出缓冲区
输入
●输入进程SPi和输出进程SPo 设备
目前常用的磁盘调度算法有： ●先来先服务（FCFS）算法 ●最短寻道时间优先（SSTF）算法 ●扫描（SCAN）算法 ●循环扫描（CSCAN）算法
5.3 Linux设备管理
1、设备文件
●设备类型 ●主设备号与次设备号 ●设备文件
2、设备驱动程序概述
●驱动程序 ●设备驱动程序的特点 ●查询与中断 ●DMA ●设备驱动程序与内核的接口
谢谢！
5.1 设备的概念
在计算机系统中，除了CPU和内存之外，其余的大部分硬件设备 称为外部设备。外部设备包括常用的I/O(输入/输出)设备、外存设备以 及终端设备等。
1、I/O设备的类型
●按设备的所属关系可以将I/O设备分为两类：系统设备 、用户设备 。 ●按设备的信息交换的单位可将I/O设备分为两类：字符设备 、块设备。 ●按设备的共享属性可将I/O设备分为三类：独占设备 、共享设备 、虚拟设备 。
地址线 控制线
控制/状态 寄存器
控制器与设备接口
控制器与 设备接口1
数据 状态 控制
… …
I/O逻辑
控制器与 设备接口i
数据 状态 控制
4、I/O通道
虽然在CPU与I/O设备之间增加了设备控制器后，已能大大减少 CPU对I/O的干预，但当主机所配置的外设很多时，CPU的负担仍然 很重。为此，在CPU和设备控制器之间又增设了通道。设置I/O通道 的目的是为了建立独立的I/O操作，不仅使数据的传送能独立于CPU， 而且也希望有关对I/O操作的组织、管理及其结束处理也尽量独立，以 保证CPU有更多的时间去进行数据处理。
。 意的ASCII字符
●习惯上允许使用下线符（-）和点（.）来区别文件的类型，使文件 名更易读；但是应避免使用 ；| < > ` ” ’＄ ！ % & * ？ \（） [ ] 。 ●同类文件应使用同样的后缀或扩展名。 ●以圆点（.）开头的文件名是隐含文件，默认方式下使用ls命令并不
能把它们在屏幕上显示出来。
主要功能 ●提供和进程管理系统的接口 ●进行设备分配 ●实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作 ●进行缓冲管理 ●设备控制与驱动
3、设备控制器
为实现设备控制器的功能，大多数设备控制器都由以下三部分组成。
● 设备控制器与处理机的接口
CPU与控制器接口
●设备控制器与设备的接口
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●I/O逻辑
数据线
数据寄存器
Linux操作系统将所有的文件系统放在唯一的根目录（／）下形 成树形结构，采用树形目录结构来组织和管理系统的所有文件。根是 所有目录的起始点，根目录下主要有以下的子目录。
● /bin 存放常用命令和实用程序 ● /sbin ● /boot 该目录存放Linux引导程序，操作系统内核，以及相关文件 ● /dev 存放与硬件设备驱动程序有关的设备文件 ● /etc 又称杂项目录，存放了大量系统配置文件 ● /home 用于存放各用户的主目录，用户文件
2、文件名和通配符
●文件名
Linux系统对文件名有以下规定： ◆文件名中不能包含任何对Shell有特殊含义的字符。这些字符是！？$ # * & ! \ ; < > [ ] { } ( ) ^ % | / 等。 ◆可使用长文件名，最长为256个字符。 ◆文件名区分大小写。
●文件分类
◆普通文件 ◆目录文件 ◆链接文件 ◆设备文件