操作系统第九章 文件系统精要.pptx

第九章 文件系统;9.1 文件系统的概念;文件系统的功能：;9.2 文件的逻辑组织与存取方法;一、文件的逻辑结构;1、流式文件;2.记录式文件;二、存取方法;9.3文件的物理结构 文件的物理结构是指文件在外存上的存储组织形式，它与存储介质的存储特性有关。存储介质通常划分为大小相同的物理块，物理块是分配和存储信息的基本单位，如磁盘块的大小是512B的整数倍（1KB/块，4KB/块），为便于管理，一般也把文件信息划分为与物理块大小相等的逻辑块。 例如：当磁盘块大小为512B，某文件长度为1034B，则需要3个物理块，第3块的利用率为10B/512B。当磁盘块大小为1KB/块时，则需要2个物理块，第2块的利用率为10B/1024B。;常见的文件物理结构有：;9.3.1 连续文件 它是将文件信息依次存放在外存连续的物理块中。 例如：某文件A由3个逻辑块组成，第一个逻辑块对应的物理块号为100，则连续文件的物理结构为：;9..3.2串联文件 文件存储的物理块不必连续，在每个物理块的最后一个字做为指针，指向下一个物理块的位置。 例如：某文件B有3个逻辑块，分别分配到100,150,57号物理块中，串联文件的结构为：;2.文件映照结构（文件分配表FAT）;例如：文件C占用了第3,6,4,8块，文件映照图结构为：;特点：存放链指针需要一定的存储空间，文件映照图一般比较大，不宜保存在主存。在最坏情况下，可能要把整个文件映照图全部读入主存，才能找到文件在磁盘中的所有物理块，所以，把文件所占的磁盘空间尽量靠近是有利的，而不应将文件散布在整个磁盘上（如定期做碎片整理工作）。 例：假定1KB/块，对于120GB的硬盘，采用FAT32结构（一个磁盘块号32位），求文件映照图的大小？ 解：磁盘块数=120GB/1KB=120M 文件映照图的大小=120MX32bit/8=480MB;9.3.4索引文件 为了能随机的访问文件的任何一部分，可以采用索引文件结构。 每个文件文件需建立一个索引表，索引表中的每个表项为文件的逻辑块号和与之对应的物理块号。 例如：某文件D分别存放在物理块23,19,26,29中，该文件的索引结构为：; 索引文件在存储区占两个区，索引区和数据区。要访问索引文件需要两步操作： 查索引表，由逻辑块号得物理块号； 由物理块号访外存获得所要求的信息。 特点： 可以进行随机访问，易于进行文件的增删。但索引表的使用增加了存储空间的开销，文件操作需要两次访问外存。;例：P263 UNIX System V 的多重索引结构，每个文件都有自己的磁盘地址表。;一次间址;二次间址;;10.在某系统中，一个目录项可以存储至多13个磁盘块地址。前10个地址指向文件的前10块，第11个地址指向一个一次间址块，第12个地址指向一个二次间址块，第13个地址指向一个三次间址块。假设每个间址块可以容纳256个磁盘块地址指针，一个磁盘块的大小为1KB，那么一个文件最多可以达到多大？ 解：（10＋256＋2562+2563）×1KB;例：在UNIX System V中，如果盘块的大小为1KB，每个盘块号占4B，那么一个进程要访问偏移量263168B处的数据时，要经过几次间址？ 解：逻辑盘块号=int(263168/1024)=257 块内偏移量=263168 mod 1024 =0 ∵ 10﹤257﹤10+256 ∴只需要经过一次间接寻址。;9.4文件存储空间的管理;例：某磁盘空间使用情况如下：;;9.4.2空闲块链 思想：把文件存储设备上所有的空闲块链接在一起，当申请者需要空闲块时，分配程序从链头开始摘取所需要的空闲块，然后调整链首指针。当回收空闲块时，把释放的空闲块插入链中。 针。;方法一：每个空闲块中包含指向下一空闲块的指针。 特点：每申请一块都要读出空闲块并取得指针，申请多次时需多次读盘。;方法二：将空闲块号组成空闲块链 每个结点的内容包括：当前（或下一个）空闲块号和指向下一个结点的指针。;9.4.3位示图 思想：每个磁盘块都对应1bit，“1”—已分配，“0”—未分配。 写出例题中的位示图： 0011,1001,1111,0001,1000,1110 ……;例题： 一个位示图的大小=磁盘容量/磁盘块大小/8（字节） 例如：对应80GB的磁盘，磁盘块大小为1KB，则位示图的大小=80GB/1KB/8=10MB 思考：如何减少位示图的大小？ 增加磁盘块的大小。;P270 9.8.6 UNIX空闲块的管理——成组链接法 ;成组链接法 思想：从尾向前，空闲块每100块一组，最后一组99块，其余的就是直接管理的盘块号和盘块数，放入S_free[ ]和S_nfree中。每一组的最后一块作为索引表，用来登记下一组100块