苏州大学操作系统概念第11章.ppt

性能 好的分配方法依赖于访问类型 连续分配可用于随机或顺序访问，效率高 链接分配适合顺序访问，不适合随机访问 在文件创建时根据访问类型选择链接还是连续 索引分配更加复杂 依赖于索引结构、文件大小、块大小 增加磁盘I/O速度是提高性能的一个因素 Intel Core i7 990x 3.46Ghz = 159,000 MIPS 典型的磁盘 250 I/Os/秒 每次I/O操作时间可以执行159,000 MIPS / 250 = 630 MIPS 快速SSD 60,000 Ios/秒 每次I/O操作时间可以执行159,000 MIPS / 60,000 = 2.65 MIPS 4、空闲空间管理 空闲空间管理 位向量（n块） … 0 1 2 n-1 bit[i] = 0 ? block[i] free 1 ? block[i] occupied 块号计算: 8 *字节的序号 + 字节内的位号（左边为0） 空闲空间管理 位图需要额外的空间。例如 block size = 212 bytes disk size = 230 bytes (1 gigabyte) n = 230/212 = 218 bits (or 32K bytes) 比较容易得到连续的文件 链表（空闲空间表） 得到连续空间难 没有浪费的空间 组 计数 5、其它 效率与性能 效率取决于 : 磁盘分配和目录管理算法 保留在文件目录结构中的数据类型 性能 磁盘缓存 － 存在于内存中的独立区域，其中的数据频繁被访问 马上释放-预先读取 － 优化顺序存取的技术 用于PC上的改善性能的方法：留出一块内存作为虚拟磁盘，或RAM磁盘 不同的磁盘缓存位置 页缓存 使用虚拟内存技术，将文件数据作为页而不是块来缓存 页缓存实现缓冲缓存和内存映像I/O的交互 缓冲缓存实现文件系统和标准I/O调用的交互 统一缓冲 恢复 一致性检查 － 将目录结构数据与磁盘数据块相比较，试图纠正所发现的不一致 利用系统程序将磁盘数据备份到另一存储设备，如软盘、磁带或光盘 完全备份 增量备份 恢复丢失文件或整个磁盘时，只需要从备份中恢复 系统还原例子 网络文件系统(NFS) NFS：Network File System 用于通过LAN（或WAN）访问远程文件的软件系统的实现或规范 Solaris操作系统：运行在SUN工作站上，采用TCP或UDP/IP协议 CIFS（Common Internet File System） 在windows主机之间进行网络文件共享 6.* 内容 文件系统结构 文件系统实现 物理块分配方法 空闲空间管理 其它 1、文件系统结构 文件系统结构 文件结构 逻辑存储单元 相关信息的集合 文件系统驻留在二级存储器（磁盘）上 文件系统按层组织 文件控制块(FCB) － 包含了文件的信息 分层设计的文件系统 文件系统层次 设备驱动程序 （Device Drivers）： 位于I/O控制层，用于管理I/O设备 命令： “read drive1, cylinder 72, track 2, sector 10, into memory location 1060” 向硬件控制器发送专门的控制命令 基本文件系统（Basic file system）: 读写磁盘物理块 文件组织模块（File organization module）：管理文件、逻辑块和物理块 逻辑块转换为物理块 管理空闲空间和为文件分配块 文件系统层次 逻辑文件系统（Logical file system）： 管理文件系统中的元数据 根据文件名管理文件目录 把文件名转换为文件ID，文件句柄 管理FCB和目录 存储保护 优缺点 降低复杂性和冗余 增加系统开心和降低性能 例子 CD-ROM：ISO 9660 Unix：UFS, FFS Windows：FAT, FAT32, NTFS Linux（40多种）： ext2，ext3 2、文件系统实现 概述 操作系统提高了文件操作的API，文件系统如何实现？ 两种结构：磁盘和内存 磁盘分为多个卷，每个卷可以实现一个文件系统 引导控制块（Boot control block） ：保含了系统引导操作系统锁需要的各种信息 只有安装了操作系统的卷才有 卷控制块（Volume control block）：包含卷的信息 UFS：超级快（superblock） NTFS： 主控文件表（master file table） 总的块数、空闲块数、块大小等 文件通过目录组织 文件控制块 每个文件有文件控制块（ File Control Block (FCB)），包含文件详细信息 内存文件系统结构 作用：通过缓冲技术提高文件系统的性能 当文件系统安装时： 安装