目录结构：



Windows 文件系统
Two-Level Directory 两级目录 Tree-Structured Directories 树型目录 Acyclic-Graph Directories无环图结构目录
4.7
File System Implementation
On-Disk file system structures:
统软件或应用软件都以文件方式来管理。
文件是存贮在某种介质上的（如磁盘、磁带等）
并具有文件名的一组有序信息的集合。
文件系统是操作系统中以文件方式管理计算机软
件和部分硬件资源的软件和被管理的文件和数据 结构（如目录和索引表等）的集合。
Windows 文件系统
4.4
文件系统的类型
FAT（MS-DOS文件系统） FAT32（VFAT）(win98文件系统) NTFS（NT文件系统） S51K/S52K（AT&T UNIX sysv） ext (minix文件系统) ext2、ext3（linux文件系统） HPFS（OS/2高性能文件系统 ） UFS (UNIX文件系统) UDF(DVD文件系统)
Windows 文件系统
4.10
Linked Allocation
Windows 文件系统
4.11
Example of Indexed Allocation
Windows 文件系统
4.12
Combined Scheme
inode
Windows 文件系统
4.13
File System Implementation
Windows 文件系统
4.22
FAT32
Windows98采用FAT32格式，FAT32其引导区记录被扩展为
包括重要数据结构的备份，根目录成为一个普通的簇链，可以 放在文件区任何地方。
FAT32的根目录区（ROOT区）不再是固定区域、固定大小，
而是可以看作数据区的一部分, 采用与子目录文件相同的管理 方式。根目录下的文件数目不再受最多256的限制。

文件名区分大小写
文件名可以有255字符长度
最长路径为1023个字符 FSD：\windows\system32\drivers\udfs.sys
Windows 文件系统
4.18
FAT12、FAT16、FAT32 文件系统
FAT（File Allocation Table，文件分配表）文件系统源于最初的
4.17
UDF文件系统
UDF（Universal Disk Format，通用磁盘格式）是于
1995年由OSTA（Optical Storage Technology Association，光学存储技术协会）为光磁盘存储媒介 如DVD-ROM等所制定的，用来代替CDFS，比CDFS更 加灵活。UDF具有如下特点：

线性检索法 索引

Hash法
Contiguous Allocation 连续分配
Allocation Methods of disk space:


Linked Allocation

链接分配
MS-DOS、OS/2、Windows 使用: File-allocation table (FAT)文 件分配表

A boot control block

UFS:boot block NTFS:partition boot sector

A partition control block

UFS:superblock NTFS:Master File Table

A directory structure
4.14
Windows文件系统概述
Windows 2000/XP文件系统
Windows直接支持的文件系统包括：

CDFS,UDF
FAT12, FAT16, FAT32 NTFS
Windows 文件系统
4.16
CDFS文件系统
CDFS（CDROM File system，只读光盘文件系统）是
Windows 文件系统
4.27
NTFS设计目标
NTFS设计目标

可恢复性
安全性 数据冗余和容错
Windows 文件系统
4.28
NTFS设计目标：可恢复性
文件系统的要求：速度快和可恢复性 速度快 =>读写操作快 => 使用缓存 =>可恢复性降低 文件系统的可恢复性取决于文件系统的写入操作方式。
MS-DOS和Windows3.1的文件系统。为了支持长文件名(DOS和 Windows 3.1文件名不能超过11个字符)，FAT被广泛地更新。更新 后的系统称之为Virtual FAT (VFAT)或FAT32。 FAT16文件系统只能用在软盘和Windows 9x磁盘（不是CD-ROM ）上。FAT32是一个更加有效的管理磁盘的变种。 为了向后兼容，也为了方便用户升级，Windows 2000/XP仍然提供 对FAT的支持 每一种FAT文件系统都用一个数字来标识磁盘上簇号的位数。 例如，FAT12的簇标识为12位（二进制数），这限制了它的 单个分区最多只能存储2 12（=4096）个簇，而FAT 12在 Windows 2000/XP中的簇大小在512B与8KB之间，这意味 着FAT12卷的大小至多只有32M。 FAT卷的结构: Boot Sector + FAT1 + FAT2 +Root +Other dirs and files FSD:\windows\system32\drivers\fastfat.sys
Windows 文件系统
4.25
NTFS文件系统
NTFS是Windows 2000/XP的首选文件系统


NTFS的簇标识为64位
文件与目录的安全性 文件与目录的压缩 文件与目录的加密 文件与目录的可恢复性。
Windows 文件系统
4.26
NTFS设计要求
NTFS设计目标
NTFS的高级特性
File-Allocation Table（FAT结构）
Windows 文件系统
4.21
FAT文件系统磁盘的结构
FAT1和FAT2都为文件分配表，二表相同，FAT2作备份用。 对软盘FAT表每表项为12位，表示簇号。
对硬盘各区，FAT表项可为12位、16位和32位。
根目录区是存放根目录，它有固定长度，由引导区BIOS参数块
1988年为只读光盘所制定的文件系统标准。CDFS比较 简单，但是有一定的限制：

文件和目录名的长度必须少于32个字符。 目录树的深度不能超过8层。 FSD：\windows\system32\drivers\cdfs.sys。
cdfs现已过时，已被UDF标准所代替。
Windows 文件系统
目录项仍占32字节，可以是文件目录项、子目录项、卷标项(
仅根目录有)、已删除目录项、长文件名目录项等。
支持长文件名格式 支持Unicode 无法支持高级容错特性，不具有内部安全特性，因而仍然无法
达到高性能文件系统的要求
Windows 文件系统
4.23
磁盘结构图
主 引 导 区 基 本 分 区 引 导 区 …… 扩展 分区 引导 区 分区引导 区 … … 扩展 分区 引导 区 分区 引导 区 … …
4.6
Windows 文件系统
File-System Interface
目录操作：

Search for a file（查找文件） Create a file（建立文件） Delete a file（删除文件） List a directory（显示目录） Rename a file（重命名文件） Traverse the file system（遍历文件系统） Single-Level Directory 单级目录
主引导区的末端是标签字或扇区结束标记的2字节结构，常为0x55AA。 扩展引导记录与主引导记录类同，如该扩展分区未装操作系则第一部分
主引导代码为0，标签字也标记一个扩展分区引导区和分区引导区的结束 。
一台PC计算机系统启动时，首先执行的是BIOS引导程序，完成自检，并
加载主引导记录和分区表，然后执行主引导记录，由它引导激活分区引 导记录，再执行分区引导记录，加载操作系统，最后执行操作系统，配 臵系统。
An in-memory directory structure
The system-wide open-file table The per-process open-file table
Windows 文件系统
4.8
File System Implementation
目录查询的技术Directory Implementation ：
Windows 文件系统 4.19
FAT文件系统磁盘的结构
Sector #
0 1 N FAT 1 Boot Record
2N FAT 2 Root Directory Data (File & Directory)
Volume Structure in MS DOS
Windows 文件系统
4.20
Free-Space Management
Bit
vector （位图）--Windows、Linux
Linked
list （free list）（链接表）
（分组）--Unix 成组连接法(next