操作系统---第四章文件管理---文件系统实现---应用题_02.在实现文件系统时,为加快文件目录的检索速度,可利用“fcb分解法” 假设目录-优快云博客

这篇博客探讨了操作系统中文件管理的相关应用题，涉及FCB分解法、链接文件存取、多级目录结构、文件分配表（FAT）计算、磁盘访问策略等多个方面，旨在理解文件系统的高效操作。

操作系统—第四章文件管理—文件系统实现—应用题

1FCB分解法。在实现文件系统时，为加快文件目录的检索速度，可利用“FCB分解法”。假设，目录文件存放在磁盘上，每个盘块512B，FCB占64B，其中文件名占8B。通常将FCB分解成两部分，第一部分占10B（包括文件名和文件内部号），第二部分占56B（包括文件内部号和文件的其他描述信息）

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2设某文件为链接文件，由5个逻辑记录组成，每个逻辑记录的大小与磁盘块的大小相等，均为512B，并依次存放在50，121，75，80，63号磁盘块上。若要存取文件的第1569逻辑字节处的信息，要访问哪个磁盘块？

512*3 =1536 ，说明在80号磁盘块上。

3某文件系统是一级目录结构，文件的数据一次性写入磁盘，已写入的文件不可修改，但可多次创建新文件

索引分配的代价过高，链式分配虽然有利于文件扩充，但在本题中文件的数据一次性写入磁盘，因此不需要扩充文件。连续方式，寻道时间短，文件随机访问效率更高。
在FCB中加入的字段为<起始块号，块数>，

（2）

将所有的FCB集中存放，文件数据集中存放。这样在随机查找文件名时，只需访问FCB对应的块，可减少磁头移动和磁盘I/O访问次数。

4假定磁盘块的大小为1KB，对于540MB的硬盘，其文件分配表（FAT）最少需要占用多少存储空间？

对于540MB的硬盘，硬盘总块数为540MB/1KB=540K个，因此需要20位，
540K*2.5B=1350KB

5某磁盘文件系统使用链接分配方式组织文件，簇大小为4KB。目录文件的每个目录项包括文件名和文件第一个簇号，其他簇号存放在文件分配表FAT中。

（1）假定目录树如下图所示，各文件占用的簇号及顺序如下表所示，其中dir，dir1是目录，file1，file2是用户文件。请给出所有目录文件的内容？

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在我最开始的答案中，我只写了文件名，忽略了簇号，我要记住这个教训。

（2）若FAT的每个表项仅存放簇号，占2B，则FAT的最大长度为多少字节？该文件系统支持的文件长度最大是多少？

其实题目中只出现了两个数据4KB和2B，我以为簇号和4KB有关，但仔细想想，4KB是一个簇的大小，它最多只能求一个簇中有多少页表项，不能求FAT（文件分配表）中有多少页号。
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（3）系统通过目录文件和FAT实现对文件的按名存取，说明file1的106，108两个簇号分别存放在FAT的哪个表项中。

在FAT的每个表项中存放下一个簇号，file1的簇号106存放在FAT的100号表项中，簇号108存放在FAT的106号表项中。

（4）假设仅FAT和dir目录文件已读入内存，若需将文件dir/dir1/file1的第5000个字节读入内存，则要访问哪几个簇？

现在dir目录文件里找到dir1的簇号，然后读取48号簇，得到dir1目录文件，接着找到filr1的第一个簇号，据此在FAT里查找file1的第5000个字节所在的簇号，最后访问磁盘中的该簇。因此，需要访问目录文件die1所在的48号簇及文件file1的106号簇。

6

有一个文件系统如图A所示。图中的方框表示目录，圆圈表示普通文件。根目录常驻内存，目录文件组织成链接文件，不舍FCB，普通文件组织成索引文件。目录表指示下一级文件名及其磁盘地址（各占2B，共4B）。下级文件是目录为念时，指示其第一个磁盘块地址。下级文件是普通文件时，指示其FCB的磁盘地址。每个目录的文件磁盘块的最后4B供拉链使用。下级文件在上级目录文件中的次序在图中为从左到右。每个磁盘块有512B，与普通文件的一页等长。
普通文件的FCB组织如图B所示。其中，每个磁盘地址占2B，前10个地址直接指示该文件前10页的地址。第11个地址指示一级索引地址，一级索引表中的每个磁盘地址指示一个文件页地址；第12个地址指示二级索引表地址，二级索引表中的每个地址指示一个一级索引表地址；第13个地址指示三级索引表地址，三级索引表地址中的每个地址指示一个二级索引表地址。请问：

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（1）一个普通文件最多可有多少个文件页？

磁盘地址有2B，但文件页数不是2^16，这是因为有FCB的存在。
**文件控制块（FCB）是用来存放控制文件需要的各种信息的数据结构，以实现“按名存取”。FCB的有序集合称为文件目录，一个FCB就是一个文件目录项。为了创建一个新文件，系统将分配一个FCB并存放在文件目录中，成为目录项。FCB主要包含以下信息：
基本信息：如文件名，文件的物理位置，文件的逻辑结构，文件的物理结构等
存取控制信息：如文件存取权限
使用信息：如文件建立时间，修改时间等。
**
一个磁盘地址就是一个文件页，因此计算出有多少个磁盘地址就计算出了多少个文件页。

因为磁盘块大小为512B，所以索引块大小也为512B，每个磁盘地址大小为2B。因此，一个一级索引表可容纳256个磁盘地址。同样，一个二级索引可容纳256个一级索引表地址，一个三级索引表可容纳256个二级索引表地址。这样，一个普通文件最多可有的文件页数为10+256+256256+256256*256=16843018。

（2）若要读取文件J中的某一页，最多启动文件多少次？

由图可知，目录文件A和D中的目录项都只有两个，因此这两个目录文件都只占用一个物理块。要读文件J中的某一页，先从内存的根目录找到目录文件A的磁盘地址，将其读入内存（已访问磁盘1次）。然后从目录A中找出目录文件D的磁盘地址读入内存（已访问磁盘两次）。再从目录D中找出文件J的FCB地址读入内存（已访问磁盘3次）。在最坏的情况下，该访问页存放在三级索引下，这时候需要一级级地读三级索引块才能得到文件J的地址（已访问磁盘6次）。最后读入文件J中的相关页（共访问磁盘7次）。

（3）若要读取文件W中的某一页，最少启动磁盘多少次？

由图可知，目录文件C和U的目录项较多，可能存放在多个链接在一起的磁盘块中。在最好的情况下，所需的目录项都在目录文件的第一个磁盘块中。先从内存的根目录中找到目录文件C的磁盘地址并读入内存（已访问磁盘1次）。在C中找出目录文件I的磁盘地址并读入内存（已访问磁盘2次）。在I中找出目录文件P的磁盘地址并读入内存（已访问磁盘3次）。从P中找到目录文件U的磁盘地址并读入内存（已访问磁盘5次）。在最好情况下，要访问的页在FCB的前10个直接块中，按照直接块知识的地址读文件W的相应页（已访问磁盘6次）。所以，若要读文件W中的某页，最少启动磁盘6次。

（4）根据（3），为最大限度地减少启动磁盘的次数，可采用什么办法？此时，磁盘最多启动多少次？

为了减少启动磁盘的次数，可以将需要访问的W文件挂在根目录地最前面的目录项中。此时，只需读内存中的根目录就可找到W地FCB，将FCB读入内存（已访问磁盘1次）。最差情况下，需要的W文件地那个页挂在FCB地三级索引下，因此读三个索引块需要访问磁盘3次（已访问磁盘4次）得到该页的物理地址，再去读这个页即可（已访问磁盘5次）。此时，磁盘最多启动5次。