西安交大操作系统experiment2(实验2)-免费.pptVIP

实验说明（二） 张航 2013.12 Overview 实验三、四均是编写程序进行算法模拟，实验三模拟几种经典的内存换页算法，实验四模拟文件系统的管理。 因为只是纯粹的算法模拟，所以不涉及具体操作系统的API，只用编程语言本身提供的功能即足够。因此不像前两个实验--这两个实验是平台无关的。 实验三—内存管理 基本框架： 1.定义一个数组代表物理内存，如mem[4]可 代表4个物理页帧。 2.随机生成一个1—N之间的随机数序列（序 列长度自定，但尽量大些。N代表逻辑页面数 量）作为页请求序列。 3.使用以下几种算法进行页交换，统计各自 的缺页次数。 实验三—内存管理 FIFO LRU NUR OPT 实验四—一个简单文件系统的实现 Ext文件系统的原理回顾 根据Ext文件系统的数据结构和构建方法，自行实现一个简单的内存文件系统 定义一个数组代表磁盘存储空间，在其上建立并维护超级块、位图、inode表等各种数据结构。 在此基础上，实现文件系统的常用接口，如open，create，read，write，close等。 以write(“/a/b.txt”,data)为例分析其流程。 1.获取根目录的inode节点号（此信息可存到超级块中，或者直接在inode表中预留一个固定的位置给根目录使用） 2.根据节点号查找inode表，获取根目录的inode节点。 3.根据根目录的inode节点之中的索引信息，读取根目录的目录文件内容。 4.从根目录的目录文件中，找到子文件b.txt所对应的inode节点号。 5.根据节点号查找inode表，获取b.txt的inode节点。 6.根据欲写入数据的大小和单个数据块的大小，申请一定数目的数据块（申请后要更新数据块位图）。 7.将数据写入这些数据块，同时更新b.txt的inode节点（修改时间、文件长度等，重点是一二三级索引的更新）。 8.将更新后的inode节点写入节点表，关闭文件。 实验安排 实验三每位同学独立完成。 实验四相对较为复杂，由两名同学以小组形式完成。 14-16周期间安排第二次实验上机验收，请课代表协调具体时间。 * 思考和探索： 页请求序列该如何生成，方能尽可能真实地模拟实际操作系统环境中的访存情况？如何模拟多个进程的访存情况？如何调整页请求序列，以便测出不同算法在不同情况下的效率？ Ext文件系统 引导块BootBlock 每个硬盘分区的开头1024字节，即0 byte至1023 byte是分区的启动扇区。存放由ROM BIOS自动读入的引导程序和数据，但这只对引导设备有效，而对于非引导设备，该引导块不含代码。这个块与ext2没有任何关系。 超级块SuperBlock 每个分区均有一个super block块，定义了文件系统的全局信息，包括块的大小，总块数，空闲块，索引结点数，各种位图和i节点表的地址和大小等信息。 数据块位图 这是ext2管理存储空间的方法。即位图法。每个位对应一个数据块，位值为0表示空闲，1表示已经分配。数据块位图定义为一个块大小。于是，一个组中的数据块个数就决定了。假设块大小为b 字节。可以区别的块数为b*8个 数据块 DataBlocks 每个组的数据最大个数是在块大小定义后就确定了的。所以组容量也就确定了。假设块大小为b 字节。那么组容量就确定为(b*8)*b　字节 若1块=4K，则组块大小=4K*8*4K=128M inode位图 与数据块位图相似，用来表示索引结点是否已经被使用。假设块大小为b字节，每个索引结点数据结构大小为128字节。最多可以有b*8个索引结点，索引结点表需要占用的存储空间大小为(b*8)*128字节。即(b*8)*128/b=8*128个块 inode表 索引结点表由若干个索引结点数据结构组成，需要占用若干个块。Ext2中的每个索引结点数据结构大小为128字节。每个索引结点即对应一个文件或是目录。是对其除文件名（目录名）以外的所有属性的描述。例如：文件类型，文件创建时间，访问时间，修改时间，文件所占数据块的个数，指向数据块的指针。其中，数据块指针是由15个元组的数据组成 struct ext2_inode { 类型 字节长度 域 释意 __u16 2 i_mode; 文件类型及访问权限 __u16 2 i_blocks; 文件的数据块个数 __u32 4 i_size; 大小(字节) __u32 4 i_atime; 访问时间 __u32 4 i_ctime; 创建时间 __u32 4 i_mtime; 修改时间 __u32 4 i_dtime;