我们使用自底向上的方式来讨论文件系统的操作和代码实现：
本节只讨论盘块操作层，只涉及盘块的读写，没有文件系统概念。
因为磁盘是块设备，这意味着每次操作的最小单位就是盘块。所有磁盘文件系统相关的操作最终都落实为磁盘盘块的读写操作。
由于磁盘的盘块读写操作比较慢（相对于处理器速度），因此使用内存中的块缓存来加块其访问速度，例如对一个盘块的多次写操作可以在内存中完成，直到换出到磁盘时才真正执行写盘操作。
因此讨论盘块的操作就必须讨论块缓存的问题。
Linux 有比较完善的块 IO 层，不仅完成块缓存，包括对磁盘 IO 进行调度，以减少磁头移动距离，提高磁盘吞吐率。但是 XV6 的块 IO 层比较简单，仅有简单直接的块缓存，而与虚存管理、文件映射内存等高级特性无关。
XV6 文件系统的所有文件操作，都需要落到磁盘盘块的读写操作上，而 XV6 文件系统的磁盘盘块读写操作又结合了块缓存的概念。为了加速磁盘读写速度，XV6 文件系统 与 Linux 文件系统一样，使用了 buf 块缓冲层。与 Linux 使用的页缓存（结合块缓存）并且具备文件映射页的方式不同，XV6 只有块缓存且没有所谓的文件映射页的概念。
由于数据局部性原理，访问过的文件数据很可能会被再次用到，因此把它们放到内存缓冲区中，后续需要的时候可快速访问到。如果读写的数据不在缓存里，才需要启动磁盘 IDE 硬件的读写操作，并将这些数据写入到块缓存中。当所有块缓存都缓存有数据时，再访问新的盘块时则需要将一些缓存中的回收利用，被回收的块缓存使用 LRU 算法来选择。
Linux 的文件系统允许直接访问磁盘而不经过页缓存（块缓存），但是 XV6 文件系统设计的比较简单，只提供经过块缓存的访问方式，不允许直接访问方式。
XV6 定义了一个 bcache 结构体变量，这个就是块缓存的管理数据结构，它管理了 NBUF 个块缓存。
单个块缓冲区使用 buf 结构体来记录。其中的盘块数据记录在 data[BSIZE]（512 字节）成员中，所缓存的盘块号为 blockno，所在的设备由 dev 指 出，prev 和 next 用于和其他块缓存一起构建 LRU 链表，最后如果是脏的块缓存将通过 qnext 挂入到磁盘 IO 调度队列。
块缓存在工作中会有不同状态，B_BUSY 表示正在读写中，B_VALID 表示里面缓存有盘块数据，B_DIRTY 表示里面缓存的盘块数据已经被改写过了。
在启动时由 kernel 的 main() 执行 bcahce 初始化函数 binit()，binit() 它完成两件工作：
bcache 互斥锁。buf 构成一个 LRU 双向链表。表头为 bcache->head，注意 bcache->head 本身也是一个 buf 结构体。块缓存被使用的时候用 B_BUSY 作为标记，用完之后要清除该标志，同时还把该块缓存移动到 LRU 链表的头部，从而实现 LRU 中的最近使用情况在链表中的排序。
块缓存除了初始化之外，只有两个操作：
bget() 根据给定设备号和磁盘盘块号查找相应的块缓存，如果还未被缓存过，则分配一个块缓存。查找过程只是简单地扫描块缓存数组，比较块缓存所缓存的磁盘盘块号，从而发现是否有匹配的块缓存。如果和设备号和盘块号匹配的块缓存，但其 b->flags 的 DIRTY 标志为 1，则必须等待其空闲才能使用。如果没有找到匹配的盘块，则找一个空闲的干净盘块，所谓干净指未被改写或已经写回到磁盘。
当块缓存数量很大时，这种线性搜索的方法是比较低效的，可以考虑使用 hash 链的方式来加快匹配搜索的过程。
brelse () 将释放指定的块缓存并插入到块缓存 LRU 头部。
bio.c 还定义了盘块的读写函数 bread() 和 bwrite()，两者都建立在 IDE 硬盘的盘块读写操作 iderw() 基础之上。
由于使用了块缓存，因此读写操作是通过块缓存完成，磁盘盘块所对应的块缓存是通过 bget() 函数查找到的（如果未找到则分配一个块缓存）。用过的块缓存通过 brelse() 释放，并插入到块缓存 LRU 链的开头，表示刚被使用过。
盘块的读写操作 bread() 和 bwrite() 需要块缓存参与，因此定义在 bio.c 中；但是 balloc()、bzero() 和 bfree() 不涉及块缓存的操作，应此定义在 fs.c 中。
当需要读入一个盘块数据的时候，bread() 首先调用 bget() 获得相应的块缓存。bget() 用于查找指定的某个盘块（设备号 + 盘块号）的块缓存，如果未找到则扫描 LRU 链表，找到一个不忙（B_BUSY==0）且不脏（B_DIRTY==0）的块缓存用于该盘块。因此当 bget() 返回时，一定带有一个块缓存，有可能是从 LRU 上查找到的带有盘块数据的，也可能是新分配的。对于后者，因为没有有效数据，还需要调用设备驱动程序提供的 iderw()。
bwrite() 用于将块缓存中的数据写回到对应的盘块中，具体执行也是通过 IDE 设备驱动程序提供的 iderw()。对比 bread() 和 bwrite() 的参数发现，bread() 的参数是盘块号，而 bwrite() 的参数是块缓存，无需先通过 bget() 获得块缓存（这是因为在 writei() 调用 bwrite()之前已经执行过对硬盘盘块的 bread() 了）。
文件系统的超级块放在最开头的一个盘块中，记录了磁盘文件系统的整体上的布局信息。readsb() 从指定设备上读入超级块。超级块是编号为 1 的块，因此借助磁盘块的读入函数 bread(dev, 1) 读入到块缓存 bp 中，然后再通过 memmove() 从块缓存拷贝到内存超级块对象 sb（struct superblock）。
bzero() 将指定盘块内容清零：首先调用 bread() 将盘块读入到块缓存 bp 中，然后将块缓存清 0，最后在用 log_write() 写回。
balloc() 分配一个空闲磁盘盘块，并将其内容清空。该函数扫描 bmap 位图，遍历（0~sb.size）所有的盘块号，由于一个 bmap 盘块可以记录 BPB=BSIZE*8=512*8 个位，因此盘块号每次递增 BPB。
对于每一个 bmap 盘块，逐个位进行检查是否为 0，找到后则将对应位置 1，表示已分配使用。然后用 log_write() 更新这个 bmap 盘块，最后用 bzero() 清空刚分配的盘块。
bfree() 用于释放一个磁盘盘块。其操作非常简单，就是将 bmap 位图中对应的位清 0 即可，其位图查找过程和前面 balloc() 相同。
理论上，XV6 删除文件后只是将数据盘块的位图清 0，而数据盘块本身并不进行清除， 因此其数据是未丢失的（因此数据是可以恢复的）。
fs.c 的代码涉及三部分内容：
inode 操作的代码。