第七、八章 文件与磁盘空间管理

四个层次：

①I/O控制层

②基本文件系统层

③基本I/O管理程序

④逻辑文件系统

 

文件读/写操作 = 检索 + 读/写。

 

寻址过程：

1.第i条记录地址（定长） ：    

 读写指针 + 记录长度： ptr + i*L

2.第i条记录地址（变长） ：    

扫描或读取前面0~i-1条记录

3.第i条记录地址（变长）

变长记录数据前用1字节保存每条记录长度，顺序扫描，但不用把记录全扫描完 j-1 (Lj +1) j=0

 

顺序文件的优缺点：

1.不方便随机存取某条记录，但适用批量存取的场合。

2.适合磁带等特殊介质。

3.单记录的查找、修改等交互性差；增减不方便

 

索引文件的优缺点

1.适用于变长记录，可提高检索速度，实现直接存取

2.索引表增加了存储开销

 

外存分配方式

1.连续分配

2.链接分配（不连续）

3.索引分配

 

表项个数     =  盘块个数         =  容量 / 盘块大小 

表项大小，决定于盘块数量编号需要的位数

FAT表大小 = 表项个数 * 表项大小

 

链接的不足

1.顺序检索的时间成本：不能支持高效的盘块直接存取。要对一个文件进行直接存取，仍需在FAT中顺序的查找许多盘块号。

2.链接信息的空间成本：FAT需占用较大的内存空间。当磁盘容量较大时，FAT可能要占用数MB以上的内存空间。这是令人难以忍受的

 

改进：

1. 系统运行时只涉及部分文件，FAT表无需全部调入内存

2.每个文件单独建索引表（物理盘块索引），记录所有分配给它的盘块号；

3.建立文件时，便分配一定的外存空间用于存放文件盘块索引表信息

 

空闲盘块链

1.分配回收简单。

2.链表长，大量分配时需要操作的指针多

 

空闲盘区链

链表长度不定，分配时操作的指针数量相对较少，但分配回收操作相对复杂。

 

盘块的分配与回收

优点：

从位示图中很容易找到一个或一组相邻接的空闲盘块。

缺点：

限于容量问题，常用于微型机和小型机中。

 

成组链接法中心思想： 

1.所有盘块按规定大小划分为组；

2.组间建立链接；

3.组内的盘块借助一个系统栈可快速处理，且支持离散分配回收。

 

在文件控制块中含的三类信息：

1.基本信息类

   包括文件名，文件物理位置，文件逻辑结构，文件的物理结构。

2.存取控制信息类

   包括文件主的存取权限，核准用户的存取权限和一般用户的存取权限。

3.使用信息类

    ①建立日期和时间、文件上次修改的日期和时间

   ②当前使用信息：打开该文件的进程数、是否被进程锁住、是否已修改等。

 

单级目录结构

优点：

简单、能实现目录管理的基本功能——按名存取。

缺点：

1.文件检索时需搜遍整个目录文件，范围大速度慢。

2.不允许重名。名字过多难于记忆，对于多用户环境重名难以避免。

3.不便于实现文件共享（因为不能重名，不同用户使用的共享文件必须不同名字，标识哪些用户共享文件也不方便），一般只适用单机环境。

 

两级目录的特点

1.提高了检索目录的速度。

2.在不同的目录中可重名。

3.不同用户还可以使用相同/不同的文件名来访问系统中的同一个共享文件。

4.不提供子目录操作，还不方便；各用户之间被完全隔离的话用户访问其他用户文件时，不方便合作。

 

存放在磁盘上的文件访问顺序如何：既可随机访问，又可顺序访问。

 

操作系统中对信息进行管理的部分叫：文件系统。

 

文件系统是：文件、管理文件的软件及数据结构的总体。

 

从用户角度看，文件系统的主要目的是：实现对文件的按名存取。

 

按文件的逻辑结构将文件分为两大类：记录式文件和流式文件。

 

为了解决不同用户的文件“命名冲突”问题，通常在文件系统中采用：多级目录结构。

 

按物理结构划分，文件主要有三类：顺序文件、链接文件、索引文件。

 

操作系统实现按名存取的关键在于：解决文件名与文件存储地址的转换。