操作系统----持久化

《I/O设备与设备驱动程序》

 I/O设备主要由两重要部分组成：

　　1.设备向操作系统展现的硬件接口

　　　　这些接口主要是用来与设备进行交互用到

　　　　可以看到接口（interface）中包含3个寄存器：

　　　　　　状态寄存器：读取并查看设备的当前状态

　　　　　　命令寄存器：用于通知设备执行某个具体任务

　　　　　　数据寄存器：数据传输给设备，或者从设备读取数据

　　　　

　　　　当有了这些寄存器后，我们的CPU便可以与设备进行信息（数据）上的交互

　　　　想一下，假设CPU是我们人，设备是电脑

　　　　当我们人在终端上写命令/数据，电脑通过存储器将命令/数据保存下来

　　　　（接口的行为）

　　

　　　　电脑通过编译器，操作系统等将我们输入的命令/数据，翻译为了电脑能够执行的

　　　　自己懂的命令，然后执行

　　　（设备驱动程序的行为）

 

　　《设备驱动程序》

　　再回到CPU 与 设备这个过程中来：

 所以，所谓的设备驱动程序其实就是 CPU（操作系统） 与 设备  之间沟通的桥梁

　　通过设备驱动程序，通过接口，按照两者交互的协议于是便可使用我们插入电脑的设备

　　 普遍的交互如下：

　　　　While (STATUS==BUSY)

　　　　　　;//wait until device is not busy

　　　　Write data to Data Register

　　　　Write command to Command Register

　　　　Doing and executes the command

　　如果对这个交互感到不熟悉，想一下你在写汇编代码时是如何进行系统调用的

 

　　2.内部结构

 

　　其实每一个设备都可以是一个完整的计算机

　　它们可以有内存，CPU，甚至操作系统，以及更多的芯片

　　比如显示器

　　其就是一个设备

　　这个设备中有显卡GPU

　　这个GPU就是一个CPU，专门用来处理图像计算

 

 

《持久数据的可靠性----RAID和日志》

首先我们来看看数据保存在磁盘有哪些方面的不可靠性：

现在假设有一个文件file 

其分配了数据块#1，现在需要往这个文件后面再写入一些数据，并需要给file添加新的数据块#2

如果这个过程中系统崩溃了，可能出现的错误如下：

 

 首先需要说明的是：

　　为了速度，一般都会有缓存，数据开始都被写入缓存中

　　再从缓存中以非顺序的方式写入磁盘

　　所以当系统突然崩溃，是不知道哪些写入了磁盘

　　哪些还在缓存中没了的

 

对于第一个错误是：

　　数据块2的数据没有被写入磁盘当中

　　这个时候如果数据块2是其他人的数据，那么我们就相当于知道其他人的数据了，即数据泄露

　　如果数据块2是没用的垃圾数据，那么我们就会访问到错误的数据

对于第二个错误是：

　　#2的位图没有更新，会导致可能下一次写入的时候数据块2就莫名其妙没了

　　或者是写入了其他数据，导致数据错误

对于第三个错误是：

　　#2的inode没有被更新，但是#2的位图更新了

　　这导致file访问不到#2，同时在file被删除时，不能删除#2中的数据

　　同时#2的位图还被标记为了used

　　导致#2以后再也不能使用了

 

　《fsck》

 但是这种方式还有会因为磁盘的数量增加时间复杂度也增加

同时也不保证完全恢复

 　　于是更聪明的方式：日志出现了