第七讲 文件管理（文件系统）

最新推荐文章于 2024-09-17 07:15:00 发布
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分类专栏： 操作系统理论
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本文深入探讨了文件系统管理的核心概念，包括文件的逻辑与物理结构、目录管理、存储空间分配、文件操作、共享与保护机制。从文件控制块到磁盘调度算法，全面解析了操作系统如何高效管理文件资源。

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文章目录

文件管理要解决的问题

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一、文件的逻辑结构

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二、文件目录

文件控制块FCB

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FCB就是目录文件中的一条记录（红色圈起来的部分）。其中最重要的就是文件名与物理地址之间的映射关系
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单级目录结构

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两级目录结构

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树形目录结构

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图形（无环图）目录结构

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索引节点的目的

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小结

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三、文件的物理结构的实现

文件块，磁盘块

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连续分配

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优点
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链接分配

隐式链接

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显示链接

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链接分配比较

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索引分配

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文件的大小超过了一个磁盘块所能存放的最大索引项的数目

链接方案

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多层索引

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混合索引

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索引分配比较

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小结

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四、文件空闲存储空间管理

硬盘是磁盘中的一种，软盘也是磁盘。磁盘就是通过磁性进行读写功能的设备，断电后保存的文件不会丢失。内存也可以储存，但存储的载体和磁盘不同，断电后就不能保存数据。

存储空间的划分与初始化

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空闲表法（适用连续分配方式）

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空闲链表法

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位示图法

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成组链接法

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300后面记录了下一组空闲盘块号，类似的400下面一列……
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小结

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五、文件的基本操作

增

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删

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打开

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读

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写

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小结

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六、文件共享

硬链接

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软链接（windows上的快捷方式）

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小结

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七、文件保护

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八、文件系统的层次结构

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用户接口--------文件基本操作
文件目录系统----------文件目录
存取控制模块----------文件保护
逻辑文件系统与文件信息缓冲区--------------文件的逻辑结构
物理文件系统-----------------文件的物理结构
辅助分配模块-------------文件存储空间管理
设备管理模块------------磁盘管理
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磁盘

磁盘的结构

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柱面是黄色区域，由相同的磁道组成。
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磁盘分类
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小结

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磁盘调度算法

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磁盘转速越高，延迟时间就越短，读写操作越快。还有一个是传输时间，磁盘转到相应位置，读写经历的时间。
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总的平均存取时间
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所以OS磁盘调度算法只能对寻道时间进行优化

先来先服务（FCFS）

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最短寻道时间优先算法（SSTF）

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扫描算法（SCAN）或电梯调度算法

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对SCAN优化的 LOOK调度算法
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循环扫描算法（C-SCAN）

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优化的C-LOOK调度
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小结

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当然，还有一些减少延迟时间的方法

减少延迟时间的方法

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交替编号

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错位命名

不采用错位命名：当读完0号盘面后，不能立即去读1号盘面上的与0号盘面相同命名的扇区，因为需要一些延迟
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经过一定时间的延迟后，磁头的位置，显然不在0号盘面上，没法去读。
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采用错位命名后：
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0号盘面转两圈，读完上面的全部信息后，1号盘面的指针转到如下图所示的位置，可以看到，为延迟预留了准备。这样，经过一定时间的延迟，就可以马上读到1号盘面的0号扇区。
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磁盘地址结构的设计

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磁盘管理

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坏块也就是坏扇区
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小结

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