操作系统 | 《操作系统设计与实现》课后习题文件系统

最新推荐文章于 2022-10-03 20:10:43 发布

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#操作系统

本文详细介绍了操作系统中文件系统和磁盘管理的相关概念。包括魔数在文件类型判断中的作用，磁盘碎片的内外碎片区分，空闲磁盘空间管理的位图与链表策略比较，高速缓存对文件系统性能的影响，以及硬链接和软链接的区别。同时，分析了不同磁盘调度策略下读取文件所需时间的计算，展示了优化磁盘布局对于提高效率的重要性。

教材：《操作系统设计与实现》（第三版）

2、有些文件以一个魔数开头，它有什么作用？
答：魔数可以用于表示不同的文件类型，当打开文件时，能判断是否为支持的文件类型，以避免错误。例如，操作系统可以通过检查魔数来判断一个文件是否为可执行文件。

12、正如书中所提到的，文件的连续分配会导致磁盘碎片。请问这是内碎片还是外碎片？请把它与前一章的内容进行比较。
答：磁盘碎片是在块之间而不是内部，因此是外部碎片。它与主存中由于内存分配而产生的外部碎片是类似的。

15、空闲磁盘空间可以用空闲链表或位图来管理。假设磁盘地址需要D位，某个磁盘有B个块，其中F个空闲。请问在什么条件下，使用空闲链表所占用的空间要少于位图？如果D为16，请用空闲磁盘空间的百分比来表示你的答案。
答：由题可得：
位图需要B bits，空闲链表需要DF bits。
当DF < B，使用空闲链表所占用的空间要少于位图，即1/D > F/B。
当D为16时，F/B < 1/16=6.25%，因此，空闲磁盘空间的百分比小于6.25%时，空闲链表所占用的空间要少于位图。

16、文件系统的性能取决于高速缓存的命中率（即在高速缓存中找到所需块的概率）。假设从高速缓存中读取数据需要1ms，而从磁盘上读取则需要40ms。如果命中率为h，请给出读取数据所需要的平均时间的计算公式，并画出h从0到1.0变化时的函数曲线。
答：
$=h+40\times(1-h)$
在这里插入图片描述

18、硬链接和符号链接之间的区别是什么？每种方案各有什么优点？
答：硬链接是一个指针，指向文件索引节点，文件系统并不为它重新分配inode，每添加一个硬链接，文件的链接数就加1。软链接是一个包含了文件名字的小文件。硬链接比软链接更加高效但是硬链接必须在同一文件系统中，而软链接可以跨文件系统。

20、一个磁盘有4000个柱面，每个柱面有8个磁道，每个磁道有512个块。在寻道时每移过一个柱面需要1ms。如果不采取措施使文件的数据块在磁盘上尽量紧靠，那么逻辑上相邻的两个块所需要的平均寻道时间为5ms。另一种情况是操作系统将相邻的块尽量放在一起，此时块间的平均距离为2个柱面，而寻道时间缩减为100s。假设旋转延迟为10ms，传输速率为每块20s。请问，在这两种情况下，读取一个100块的文件各需要多长时间？
解：
$总时间$