现代操作系统第四章文件的系统PPT.ppt

* UNIX V7文件系统 UNIX的i-节点 * UNIX V7文件系统 查找/usr/ast/mbox的步骤 * 小结 从外部观察，文件系统是文件和目录的集合，加上其上的操作。 文件可以被读和写，目录可以被创建和销毁，而且文件可以从一个目录移到另一个目录。 大部分现代文件系统都支持层次目录系统，这种系统的目录可能包含子目录，而且可能无限地子目录下去。 * 小结 从内部观察，文件系统看起来就区别很大了。文件系统的设计者必须考虑如何分配存储器，以及系统如何记录哪一块用于哪个文件。 其可能的办法包括：连续文件、链表、文件分配表以及i-节点。不同的系统有不同的目录结构。 属性可以保存在目录中，也可以保存在其他地方(例如，i-节点中)。 * 小结 磁盘空间的管理可以使用链表或者位映像。 通过增加转储以及使用程序修复坏的文件系统，可以增强文件系统的可靠性。 文件系统的性能非常，有多种方法可以提高其性能，包括：caching、提前读取以及将文件块相互临近地放置。 日志结构的文件系统也可以通过在大的单元中写入来改进性能。 * 小结 文件系统的例子包括ISO 9660、CP/M、MS-DOS、Windows 98以及UNIX。 它们在很多方面都有区别，包括其记录文件块的方式、目录结构以及空闲磁盘空间的管理。 * 文件系统可靠性 备份(Backups) 文件系统一致性(File System Consistency) * 备份(Backups) 即使有再好的处理坏块的策略，经常地备份文件也是很重要的。 毕竟，在一些关键的数据块损坏之后，自动切换到备用块，无异于亡羊补牢。 备份软盘上的文件系统很简单，只需把整个磁盘复制到一张空软盘上。 物理转储(physical dump)：转储所有的磁盘块 逻辑转储(logical dump)：只转储自某个时间以来被修改的文件和目录 * 备份(Backups) 被转储的文件系统。方框表示目录，圆圈表示文件。灰色的项表示上次转储后被修改过。每个目录和文件都使用其i-节点号标记。 * 备份(Backups) 算法： Step1:所有的目录和已修改的文件相应的I节点号在位图中被标记，如下图a Step2:其下没有包含被修改的子目录和文件的目录其I节点标记被删除，如下图b Step3:扫描位图，转储所有被标记的目录 Step4:扫描位图，转储所有被标记的文件 * 逻辑转储使用的位映像 备份(Backups) * 文件系统一致性 影响文件系统可靠性的另一个问题是文件系统的一致性。 很多文件系统读取磁盘块，进行修改后，再写回磁盘。 如果在修改过的磁盘块全部写回之前，系统崩溃，则文件系统有可能会处于不一致状态。 如果未被写回的块是i-节点块、目录块或者包含空闲表的磁盘块时，这个问题尤为严重。 系统启动时运行一个实用程序检查一致性，包括块一致性检查和文件一致性检查 * 块一致性检查 方法 检查程序构造两张表，每个表为每个块设立一个计数器（初始化为0）。第一张表中计数器跟踪块在文件中的出现次数；第二张表中计数器跟踪块在空闲链表中出现次数。 检查程序读取全部的I节点，建立相应文件所使用的全部块的块号表。每读到一个块号，第1张表中该块对应计数器增1；检查程序检查链表（或位图），查找全部未使用的块，每找到一个，第二张表中该块对应计数器增1。 * 块一致性检查 文件系统一致：每个块要么在第一个计数器中为1，要么在第二个计数器中为1 文件系统不一致： 两个计数器值都为0——丢失块 第一个计数器值超过1——分配空闲块，将文件中内容写入空闲块 第二个计数器值超过1——重建空闲表 两个计数器中值都等于1——把块从空闲表中删除 * 块一致性检查 文件系统状态 (a) 一致的 (b) 缺少的块 (c) 在空闲列表中复制块 (d) 复制数据块 * 文件一致性检查 方法： 使用一张计数器链表，以I节点号索引，每个文件一个计数器。检查程序从根目录开始，沿目录树有哪些信誉好的足球投注网站，遇到一个文件，则相应计数器加1（符号链接不计）。有哪些信誉好的足球投注网站完毕，表中每个计数器表示此文件被多少目录所包含，并把此值与实际I节点中的链接数比较（文件创建时，链接数等于1） 不一致 实际链接数计数器 实际链接数计数器 * 文件系统性能 缓存 提前读块(Block Read Ahead)策略 减少磁盘臂移动(Reducing Disk Arm Motion) * 文件系统性能 对磁盘的存取比对内存的存取要慢。 读一个内存字可能花10纳秒。从硬盘读可能以10 MB/sec进行，每32位的字要慢40倍，不过，还必须加上5-10毫秒的寻道时间，并且等待扇区旋转到磁头下。 如果只需要一个字，内存存取要比磁盘存取快上100万倍。 由于存取时间的这种区别，许多文件系统设计了各种优化方法来