OS第六章2.ppt

文件管理 Operating System 6.3 外存分配方式 外存分配 外存分配时需要考虑外存利用率和文件访问速度 文件的物理结构与外存分配方式相关，不同物理结构的文件对同样的逻辑文件内容在外存中存放的方式和组织关系是不同的 连续分配：形成顺序文件结构 链接分配：形成链式文件结构 索引分配：形成索引文件结构 连续分配（顺序文件） 逻辑文件中的纪录被顺序地存储到邻接的各物理盘块中 逻辑文件中的纪录顺序和存储器中所占用盘块顺序一致 连续分配（顺序文件） 连续分配 优点 实现简单，顺序访问容易 支持直接存取和随机存取 寻道次数少、寻道时间短 缺点 外存碎片较多，且紧凑费时 需要事先知道文件长度，不利于文件动态增长，外存利用率难以保证 删除和插入较困难 链式分配（链式文件） 通过在每个盘块上的链接指针将同属于一个文件的多个离散的盘块链接成一个链表，分为显式和隐式两种 优点 消除外碎片，提高内存利用率 支持文件动态增长 对文件增删方便 隐式链接 文件目录的各目录项中都含有指向链式文件第一个盘块和最后一个盘块的指针；每个盘块中都含有一个指向后继盘块的指针 eg：若每个盘块占用1KB空间，后继盘块指针长度为32bit，则一个占据了4个盘块的隐式链式文件最多可容纳的字节数为多少？ 4*(1024-4)＝4080 B 隐式链接分配 隐式链接 优点 适合顺序访问 缺点 对随机访问极为低效：无论所需盘块离首盘块距离多远都要从首盘块开始进行磁盘启动 断链现象可能性较高：链中一个指针的问题会导致整个链断开 改进 使用“簇”为单位进行分配和链的管理 优点：减小指针所占用存储空间、提高检索速度 缺点：内碎片问题 显式链接 把用于链接文件各物理块的指针显式地放在内存的一张链接表（文件分配表FAT）中 各磁盘仅拥有一张链接表，该表按照物理盘块号排序，每个表项中均存放有后继盘块的链接指针 各文件的FCB中将其占用的首盘块号填入“物理地址”字段 优点 查找纪录的过程在内存进行 检索速度高 磁盘访问次数少 显式链接 显式链接（MS－DOS的文件物理结构） 显式链接 链接文件虽然避免了连续分配方式对连续空间的需求，但出现了其他问题 不支持高效的直接存取：需要在FAT中顺序查找盘块号 FAT占用内存空间较大：文件占用的盘块号分散在FAT中，使用时需要将FAT全部调入才能保证文件所有盘块可被找到 单级索引分配 创建文件时，将每个文件占用的盘块编号放在一个索引块中，在文件的目录项中记录指向该索引块的指针 打开文件时，只需把该文件的索引块调入内存即可 单级索引分配 优点 支持直接访问 不会产生外碎片 对大文件的存取支持较佳 缺点 需要花费较多外存空间：对小文件而言，索引块本身占用的空间比例较高，且其利用率极低 多级索引分配 为索引块本身再设置多层索引，形成多级索引方式 eg：若每个盘块大小为4KB，每个盘块号占4字节，则在一个索引块中可以存放1K个盘块号，一级索引时，每个文件最大为1K*4KB 二级索引时，每个文件最大为1K*1K*4KB 两级索引分配 混合索引分配方式 将多种索引分配方式相结合而形成的一种分配方式 eg：UNIX 系统中采用直接地址、一级索引、二级索引和三级索引相结合的分配方式 UNIX的索引结点中共设有13个地址项iaddr(0)~iaddr(12)，所有的地址被分为直接地址和间接地址 直接地址：iaddr(0)~iaddr(9)，前10个地址项中分别存放某文件各物理盘块号，小于40KB的文件可以通过它们直接实现数据存取 一次间接地址：iaddr(10)，一级索引分配方式，使用一次间址块实现对文件所占用的多个盘块的索引（最大4MB） 多次间接地址：iaddr(11)指向二次间址块，记录所有一次间址块盘号（最大4GB）；iaddr(12)指向三次间址块，记录所有二次间址盘块号（最大4TB） 混合索引方式 6.4 目录管理 目录 用于标识系统中文件及其物理地址、以便检索使用的数据结构 文件目录帮助用户以逻辑关系对文件实施有效管理 实现按名存取：目录管理的基本功能，以文件名定位数据在外存的存储地址 提高对目录的检索速度：大中型系统中通常设置较合理的目录结构提高目录乃至文件的检索速度 文件共享：多用户共享一个文件时只在外存保留一份副本，以节省空间，提高文件利用率 提供文件重名功能：支持不同用户对不同文件使用相同名字，满足用户操作习惯 FCB 为保证对文件的正确存取而为其配备的用于描述和控制文件的数据结构 文件与FCB一一对应，FCB的集合称为目录文件或文件目录，即文件目录中的每个项就是一个FCB FCB FCB的组成 基本信息 文件名：唯一标识一个文件的字符串 文件物理地址：文件在外存上的存储位置，包括设备名、起始盘块号、