Il livello superiore è il '''modulo di organizzazione dei file''', che oltre a gestire l'organizz,azione dei blocchi fisici in modo da ricostruire ogni file traducendo gli indirizzi si coordina col gestore dello spazio libero.\\

* la '''tabella dei file aperti''' di tutto il sistema
* la '''tabella dei file aperti''' per ciascun processo, che tiene traccia anche del numero di processi che hanno aperto un certo file

Offre buone prestazioni e consente sia l'accesso sequenziale che quello diretto, dato che per accedere al blocco ''i'' basta puntare al blocco ''b+i''. Uno dei problemi di questo sistema è la difficoltà nel trovare uno spazio disponibile contiguo abbastanza grande da contenere il file, l'altro è che soffre di frammentazione esterna. Va inoltre considerato che non è sempre dato sapere quanto sarà grande un file, quindi può essegli assegnato un numero di blocchi insufficiente (e se ne chiederà altri bisognerà terminare il programma o copiarlo in uno spazio più grande) o sovrastimato (con gli sprechi che comporta).

L' '''allocazione collegata''' supera tutti i problemi di quella contigua eliminando il problema della frammentazione e della crescita del file, facendo in modo che possa essere utilizzato qualsiasi blocco libero della lista dello spazio libero per le allocazioni. Ogni file è infatti una lista collegata di blocchi del disco, ognuno dei quali contiene il puntatore a quello successivo. La directory contiene un puntatore al primo e all'ultimo blocco del file e quindi si dimostra particolarmente adatta all'accesso sequenziale ma inefficiente per quello diretto dato che per trovare l'elemento i-simo bisognerà scandirli tutti fino a lui.

L' '''allocazione indicizzata''' supera il problema di frammentazione esterna e della dichiarazione della dimensione del file introducendo il '''blocco indice''' (o ''i-node''), cioè un array di indirizzi dei blocchi del file su disco. L'i-simo elemento del blocco indice punta all'i-simo blocco del file, mentre la directory contiene l'indirizzo del blocco indice stesso. Quando si crea un file tutti i puntatori sono impostati a [@nil@], e questo valore sarà sostituito man mano che si allocheranno blocchi. A differenza della FAT che era unica per ogni partizione, con l'allocazione indicizzata ogni file ha la propria tabella indice.

* ''buffer cache unificata'', che risolve il seguente problema della ''doppia cache'': se mappo un file in memoria ed ho un buffer I/O che deve flushare su di lui, ho la riscrittura degli stessi dati su due cache diverse, quella del buffer e quella della memoria virtuale. Con la buffer cache inificata si usa invece la stessa unica cache di pagina

Che stia mettendo in cache blocchi o pagine, l'algoritmo di sostituzione LRU è il più performante. In particolare è cosa ragionevole assegnare alla paginazione la più alta priorità, o in sistemi con alto tasso di I/O la cache sarebbe oberata di richieste di pagina e la paginazione andrebbe a scpito dei processi. La cache usata per le I/O rende tali operazioni più efficienti, soprattutto quando permette di schedulare le richieste in modo da muovere la testina il meno possibile. Comporta però particolare attenzione per le scritture asincrone da cache a disco (quelle più frequenti) perché in caso di guasto del sistema potrebbero esserci processi che non trovano alcuni file che invece in memoria centrale sembrano assegnati. Per alcuni dati critici si può dunque imporre la scrittura sincrona.

La soluzione migliore è però un'importante variante dell'allocazione collegata, ed è la '''tabella di allocazione dei file''' ('''FAT''') che viene memorizzata all'inizio di ogni partizione o in cache. Ha un elemento per ogni blocco ed è indicizzata in base al loro numero. L'elemento della directory contiene il numero di blocco del primo file; in sua corrispondenza è riportato il numero del blocco successivo e così via via fino all'ultimo elemento che ha un valore speciale di ''end of file''. I blocchi liberi hanno invece valore 0. \\

Il file system risiede permanentemente in un' ''unità di memorizzazione secondaria'', ovvero su un disco in grado di contenere una grande quantità di dati anche in assenza di alimentazione. Su tali supporti è inoltre possibile riscrivere i file sempre nella stessa locazione ed è possibile accedere a qualsiasi blocco di informazioni in modo sia sequenziale che diretto. I dischi si dimostrano dunque una scelta particolarmente azzeccata. Per migliorare ulteriormente l'efficienza dell'I/O i trasferimenti tra memoria centrale e secondaria vengono effettuati in ''blocchi'' costituiti da più ''settori''.

Quando si progetta un file system bisogna valutare attentamente come esso dovrà apparire all'utente e bisogna studiare quali algoritmi e strutture dati si dimostrano più idonei per mappare la struttura logico nei dispositivi fisici.

Il livello superiore è il '''modulo di organizzazione dei file''', che oltre a gestire l'organizzazione dei blocchi fisici in modo da ricostruire ogni file traducendo gli indirizzi si coordina anche col gestore dello spazio libero.\\

* la '''tabella di montaggio del file system''', che serve a costruire un'unica visione del file system anche se la sua struttura è spezzata in volumi logici diversi della memoria di massa

Ogni partizione può essere ''formattata'' o ''grezza'' a seconda che contenga o meno un file system. Il disco grezzo si usa quando non c'è un file system appropriato per l'uso che si vuol fare della partizione, ad esempio un'area di swap, o un'area di memoria per un database, o ancora informazioni per dischi RAID, ecc.

Le informazioni sull'avvio del sistema possono essere mantenute in una partizione separata dato che in quella fase non sono ancora caricati i driver del file system. In questa partizione vengono generalmente mantenute una sequenza di istruzioni sul come caricare il sistema operativo, o più di uno se c'è un loader che permette un dual-boot. \\

* rappresentare i file col meccanismo del ''vnode'', che contiene un identificatore numerico univoco del file in tutta la rete. Il kernel mantiene una struttura vnode per ogni nodo attivo, file o cartella che sia. Permette di vedere il file system come se fosse intermanete in locale anche se alcune parti sono remote

Esiste una variante dell'allocazione contigua che cerca di superare l'ultimo problema riportato ed è l' '''allocazione contigua modificata''', in cui quando un pezzo di memoria non si dimostra abbastanza grande per contenere il file si aggiunge un'estensione, ovvero un altro spazio di memoria contiguo che andrà collegato al blocco iniziale. Migliora le prestazioni ma vanno tenute sotto controllo le frammentazioni.

L' '''allocazione collegata''' supera tutti i problemi di quella contigua eliminando il problema della frammentazione e della crescita del file, facendo in modo che possa essere utilizzato qualsiasi blocco libero della lista dello spazio libero per le allocazioni. Ogni file è infatti una lista collegata di blocchi del disco, ognuno dei quali contiene il puntatore a quello successivo. La directory contiene un puntatore al primo e all'ultimo blocco del file e quindi si dimostra particolarmente adatta all'accesso sequenziale, ma inefficiente per quello diretto dato che per trovare l'elemento i-simo bisognerà scandirli tutti fino a lui.

Consideriamo un altro problema, quello dell'affidabilità: cosa succederebbe se un puntatore fosse errato? Possiamo immaginarlo. Possibili soluzioni sono le ''liste a doppio collegamento'' o la ''scrittura del nome del file in ogni blocco'' (che però comporta maggior overhead). \\
La soluzione migliore è però un'importante variante dell'allocazione collegata, ed è la '''tabella di allocazione dei file''' ('''FAT''') che viene memorizzata all'inizio di ogni partizione o in cache. Ha un elemento per ogni blocco ed è indicizzata in base al loro numero. L'elemento della directory contiene il numero di blocco del primo del file; in sua corrispondenza è riportato il numero del blocco successivo e così via via fino all'ultimo elemento che ha un valore speciale di ''end of file''. I blocchi liberi hanno invece valore 0. Grazie alla FAT si ha un miglioramento del tempo di accesso diretto perché la testina del disco trova velocemente la locazione di qualsiasi blocco in essa.

E' possibile combinare diversi tipi di allocazione cercando di sfruttare al meglio i vantaggi di ognuno. Ad esempio si può usare l'allocazione contigua per gli accessi diretti e la collegata per quelli sequenziali; oppure quella contigua per i file piccoli e quella indicizzata per i grandi, una soluzione che si è dimostrata particolarmente buona.

Data la disparità crescente tra velocità della CPU e dei dischi, si potrebbero sfruttare i tempi di allocazione per far eseguire alla CPU migliaia di istruzioni per ottimizzare i movimenti della testina, accelerando così i tempi.

Lo spazio su disco è limitato, dunque bisogna riutilizzare quello liberato dai file cancellati. E' necessario perciò mantenere una '''lista dello spazio libero''' in cui tener menzione di tutti i blocchi disponibili del disco, così da poterla consultare ogni qual volta si dovrà creare un nuovo file. Come implementarla?

La lista dello spazio libero viene spesso realizzata come '''mappa di bit''' (''bit map'') o '''vettore di bit''' (''bit vector'') in cui ogni blocco è rappresentato da un bit che se è libero vale 1, altrimenti 0. Il vantaggio di questo sistema è la sua semplicità ed efficienza nel trovare il primo blocco libero o ''n'' blocchi liberi consecutivi. Per contro si dimostra inefficiente se non è memorizzato in memoria centrale, il che è un problema per i grossi dischi dato che questi vettori sono piuttosto grandi.

Per evitare di ricopiare ogni volta anche quei file o cartelle che nel frattempo non sono stati modificati, è possibile consultare prima i descrittori delle directory quindi salvare solo i file effetivamente cambiati.