北大高级操作系统课程：文件系统原理与实现

本讲义涵盖了北京大学软件与微电子学院在2010春季开设的"操作系统高级课程"中的文件系统部分。课程深入探讨了操作系统中文件系统的核心概念，旨在帮助学生从用户和操作系统的角度理解文件管理。 首先，文件系统被定义为操作系统中的一种软件，它负责统一管理和控制信息资源，包括文件的存储、检索、更新，以及提供安全性和共享能力。文件被视为一组有序的信息项，每个信息项都有一个标识符即文件名，而文件的内容则由创建者和使用者赋予意义。 课程详细解析了文件的两种主要逻辑结构：流式文件，其中基本单位是字符，适合提供高度灵活性；记录文件则是有结构的，文件由固定长度的记录组成，支持更复杂的查找和操作。文件的存取方式也多种多样，如顺序存取和随机存取，其中关键的概念是物理块和逻辑块，它们是文件在磁盘上的存储单元。 此外，讲义还涉及了不同类型的存储介质，如硬盘以其高速度和随机访问能力常用于主存储，而磁带则因为其大容量和顺序存取特性，多用于长期备份或低频访问的数据存储。课程还可能讨论了磁盘与设备管理接口，以及文件系统性能优化的重要性和实例，如Windows和Linux等操作系统中的文件系统实现。 通过本课程的学习，学生将掌握文件系统的设计原理，能够从用户视角理解文件操作的便利性，同时也能从操作系统层面洞察文件管理的复杂性和效率。这对于理解计算机系统内部运作，以及设计和优化现代应用程序具有重要意义。