軟件工程碩士操作系統(tǒng)第10—13章復(fù)習(xí)

1、下面是研究生考試網(wǎng)為報(bào)考GCT軟件工程碩士的考生整理的MSE考研復(fù)習(xí)備考資料。希望這些資料能夠給考生一定幫助。在此，預(yù)?？忌鷱?fù)習(xí)備考順利！第10章 文件系統(tǒng)接口 明確文件系統(tǒng)提供的功能 明確文件的訪問方法：順序訪問，直接訪問。 明確目錄的作用及常用目錄結(jié)構(gòu)及各自優(yōu)缺點(diǎn) 明確符號鏈接和硬鏈接的區(qū)別目錄邏輯結(jié)構(gòu)的組織方法 有效：迅速定位文件 命名：方便用戶 兩個(gè)不同的用戶的文件名稱可以相同 同一文件可以有不同的名稱 分組：按文件的屬性邏輯分組（如所有java程序，所有游戲等）常用目錄結(jié)構(gòu)1.單層目錄所有文件都包含在同一目錄中，便于支持和理解。但存在命名問題與分組問題。2.兩層目錄為不同的用戶建立不

2、同的目錄1.不同用戶的文件允許同名2.不支持分組3.方便查找3.樹型目錄1 有效搜索2.分組3.當(dāng)前目錄（工作目錄）4.絕對路徑與相對路徑名4.無環(huán)圖目錄1.具有共享子目錄和文件2.無環(huán)圖可能的問題: 1.不同文件名可能表示同一文件。對于查找與統(tǒng)計(jì)來說可能會(huì)帶來一定的問題 2.另一問題是刪除問題5.通用圖目錄 如何確保無環(huán)？ 只允許鏈接發(fā)生在文件，而非子目錄上 垃圾收集 自我引用的文件，其引用計(jì)數(shù)不等于0 垃圾收集涉及遍歷整個(gè)文件系統(tǒng)，并標(biāo)記所有可訪問的空間。然后，第二次將所有沒有標(biāo)記的部分收集到空閑空間鏈表上。 每當(dāng)新鏈接建立的時(shí)候，就采用相應(yīng)的算法進(jìn)行檢測，以避免環(huán)的出現(xiàn)。1. 文件管理有

3、哪些主要功能？其主要任務(wù)是什么？答：文件管理的主要功能和主要任務(wù)有以下四個(gè)方面：（1）外存空間管理。其主要任務(wù)是為每個(gè)文件分配必要的外存空間，提高外存的利用率，并能有助于提高文件系統(tǒng)的效率。（2）目錄管理。其主要任務(wù)是為每個(gè)文件建立目錄項(xiàng)，并對眾多的目錄項(xiàng)加以有效的組織，以實(shí)現(xiàn)方便的按名存取操作。（3）文件讀寫操作。其主要任務(wù)是根據(jù)用戶請求從外存中讀取數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫入外存。（4）存取權(quán)限控制。其主要任務(wù)是防止未經(jīng)核準(zhǔn)的用戶訪問文件；防止冒名頂替存取文件；防止以不正確的方式訪問文件。在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，同一目錄下的文件不可重名，不同目錄下的文件可以重名。實(shí)現(xiàn)文件共享有多種方法，其中的一種方法是由

4、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對文件的共享，即當(dāng)用戶知道要共享文件的路徑時(shí)，可以通過提供從根目錄出發(fā)的路徑名來共享訪問這些文件；另一種方法是對需要共享的文件進(jìn)行鏈接，即一個(gè)目錄中的表目直接指向另一個(gè)文件的表目。所謂文件保護(hù)是指避免文件擁有者或其他用戶因有意或無意的錯(cuò)誤操作使文件收到破壞，對文件的保護(hù)可以采用對文件進(jìn)行存取控制的任何一種方法。第11章 文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分層設(shè)計(jì)的文件系統(tǒng) I/O控制 由設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和中斷處理程序組成，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存與磁盤之間的信息轉(zhuǎn)移 基本文件系統(tǒng) 向合適的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序發(fā)送一般命令就可對磁盤上的物理塊進(jìn)行讀寫 文件組織模塊 知道文件及其邏輯塊和物理塊。 空閑空間管理器 邏輯文件系統(tǒng) 管理元數(shù)據(jù)：

5、文件系統(tǒng)的所有結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，而不包括實(shí)際數(shù)據(jù)（或文件內(nèi)容） 根據(jù)給定符號文件名來管理目錄結(jié)構(gòu) 邏輯文件系統(tǒng)通過文件控制塊(FCB)來維護(hù)文件結(jié)構(gòu)虛擬文件系統(tǒng)作用 虛擬文件系統(tǒng)(VFS)提供了一種面向?qū)ο蟮姆椒▉韺?shí)現(xiàn)文件系統(tǒng) VFS允許在不同類型的文件系統(tǒng)上采用同樣的系統(tǒng)調(diào)用接口（API） API是針對VFS的接口，而非對任何特定類型的文件系統(tǒng)目錄的實(shí)現(xiàn)方法 最為簡單的目錄實(shí)現(xiàn)方法是使用存儲(chǔ)文件名和數(shù)據(jù)塊指針的線性列表（數(shù)組、鏈表等） 容易實(shí)現(xiàn) 但運(yùn)行費(fèi)時(shí) 采用線性搜索來查找特定條目（缺點(diǎn)） 許多操作系統(tǒng)采用軟件緩存來存儲(chǔ)最近訪問過的目錄信息 Hash表：采用Hash數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的線性表 減少了目錄搜索

6、時(shí)間 碰撞：兩個(gè)文件名哈希到相同的位置 哈希表的最大困難是其通常固定的大小和哈希函數(shù)對大小的依賴性文件磁盤空間分配方法分配方法指的是如何為文件分配磁盤塊，常用的分配方法有以下三類 連續(xù)分配：每個(gè)文件占據(jù)磁盤上的一組連續(xù)的塊特點(diǎn)：1簡單 只需要記錄文件的起始位置（塊號）及長度。2訪問文件很容易，所需的尋道時(shí)間也最少存在的問題：1為新文件找空間比較困難（類似于內(nèi)存分配中的連續(xù)內(nèi)存分配方式）文件很難增長 鏈接分配：每個(gè)文件是磁盤塊的鏈表；磁盤塊分布在磁盤的任何地方。優(yōu)點(diǎn)：1簡單 只需起始位置2.文件創(chuàng)建與增長容易。缺點(diǎn)：1.不能隨機(jī)訪問2.塊與塊之間的鏈接指針需要占用空間3. 存在可靠性問題 簇：將

7、多個(gè)連續(xù)塊組成簇，磁盤以簇為單位進(jìn)行分配 索引分配：將所有的數(shù)據(jù)塊指針集中到索引塊中。 1.索引塊中的第i個(gè)條目指向文件的第i塊。2目錄條目包括索引塊的地址索引分配支持直接訪問，且沒有外部碎片問題索引塊本身可能會(huì)浪費(fèi)空間 鏈接方案：一個(gè)索引塊通常為一個(gè)磁盤塊。對于大文件，可以將多個(gè)索引塊鏈接起來。 多層索引：類似于內(nèi)存的間接尋址方式（一級、二級間接） 組合方案：如Unix的inode空閑空間管理 為了記錄空閑磁盤空間，系統(tǒng)需要維護(hù)一個(gè)空閑空間鏈表，它記錄了所有空閑磁盤空間，即未分配給文件或目錄的空間。（不一定以鏈表的方式實(shí)現(xiàn)） 位向量（n塊） biti = 0 blocki空閑 biti =

8、1 blocki被占用 空閑塊數(shù)計(jì)算 一個(gè)字的位數(shù) 值為0的字?jǐn)?shù) 第一個(gè)值為1的位的偏移 位向量需要額外的空間 設(shè)塊大小為212 字節(jié) 磁盤大小為230字節(jié) (1GB) N = 230 / 212 = 218 (即32K bytes) 容易得到連續(xù)的文件 鏈表(空閑鏈表)：將所有空閑磁盤塊用鏈表連接起來，并將指向第一空閑塊的指針保存在磁盤的特殊位置，同時(shí)也緩存在內(nèi)存中。 不易得到連續(xù)空間 沒有空間浪費(fèi) 分組：將n個(gè)空閑塊的地址存在第一個(gè)空閑塊中，而最后一塊包含另外n個(gè)空閑塊的地址，如此繼續(xù)。 計(jì)數(shù) 通常，有多個(gè)連續(xù)塊需要同時(shí)分配或釋放。因此，可以記錄第一塊的地址和緊跟第一塊的連續(xù)的空閑塊的數(shù)量

9、n。磁盤管理效率與性能 效率依賴于：1.磁盤分配與目錄算法2.文件目錄項(xiàng)中保存的數(shù)據(jù)的類型 性能 磁盤緩沖 將最近使用過的塊放在內(nèi)存的某個(gè)地方 馬上釋放與預(yù)先讀取 優(yōu)化順序訪問 留出一塊內(nèi)存作為虛擬磁盤（或RAM磁盤）來提高個(gè)人計(jì)算機(jī)的性能第12章 大容量存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)1.磁盤調(diào)度算法有哪些？每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答:FCFS、SSTF、掃描(SCAN)算法 、循環(huán)掃描(CSCAN)算法 FCFS：先來先服務(wù)，它根據(jù)進(jìn)程請求訪問磁盤的先后次序進(jìn)行調(diào)度。 SCAN:掃描算法，磁頭不停的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由邊緣至中心然后返回，沿途執(zhí)行已經(jīng)到來的訪問。 CSCAN：循環(huán)掃描算法，在SCAN算法的基礎(chǔ)上規(guī)定磁頭單向移

10、動(dòng)。第13章 I/O 輸入系統(tǒng)1.有哪幾種I/O控制方式？答：程序I/O方式、中斷舉動(dòng)I/O控制方式、直接存儲(chǔ)器訪問（DMA）I/O控制方式和I/O通道控制方式。2.設(shè)備管理的主要功能和主要任務(wù)答： 主要功能：緩沖管理，設(shè)備分配和設(shè)備處理，以及虛擬設(shè)備等.主要任務(wù)：完成用戶提出的I/O請求，為用戶分配I/O設(shè)備；提高CPU和I/O設(shè)備的利用率；提高I/O速度；以及方便用戶使用I/O設(shè)備.(1)緩沖管理：提高CPU的利用率進(jìn)而提高系統(tǒng)的吞吐量(2)設(shè)備分配：根據(jù)用戶進(jìn)程的I/O請求、系統(tǒng)的現(xiàn)有資源以及按照某種設(shè)備的分配策略，為之分配其所需的設(shè)備(3)設(shè)備處理：用于實(shí)現(xiàn)CPU和設(shè)備控制器之間的通信

11、3. 設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素答：設(shè)備的固定屬性、設(shè)備分配算法、設(shè)備分配時(shí)的安全性、設(shè)備獨(dú)立性（1）設(shè)備的固有屬性有3種：(1)獨(dú)占性：設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)進(jìn)程獨(dú)占，eg：臨界資源(2)共享性：設(shè)備允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)共享(3)可虛擬設(shè)備：設(shè)備本身隨時(shí)獨(dú)占設(shè)備，但經(jīng)過某種技術(shù)處理，可以把它改造成虛擬設(shè)備（2）設(shè)備分配算法：先來先服務(wù)、優(yōu)先級高者優(yōu)先（3）設(shè)備分配中的安全性：安全分配方式、不安全分配方式4. 為什么引入緩沖（目的是什么？）答：（1） 緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾（2） 減少對cpu的中斷頻率，放寬對cpu中斷響應(yīng)時(shí)間的限制（3）提高cpu和I/O設(shè)備之間的并行性 試從

12、調(diào)度性，并發(fā)性，擁有資源和系統(tǒng)開銷幾個(gè)方面對線程與進(jìn)程進(jìn)行比較1) 調(diào)度 在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，作為擁有資源的基本單位和獨(dú)立調(diào)度、分派的基本單位都是進(jìn)程。 在引入線程的操作系統(tǒng)中，把線程作為調(diào)度和分派的基本單位，而進(jìn)程作為資源擁有的基本單位，把傳統(tǒng)進(jìn)程的兩個(gè)屬性分開，使線程基本上不擁有資源，這樣線程便能輕裝前進(jìn)，從而可顯著地提高系統(tǒng)的并發(fā)程度。 在同一進(jìn)程中，線程的切換不會(huì)引起進(jìn)程的切換，但從一個(gè)進(jìn)程中的線程切換到另一個(gè)進(jìn)程中的線程時(shí)，將會(huì)引起進(jìn)程的切換。 2) 并發(fā)性在引入線程的操作系統(tǒng)中，不僅進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程之間亦可并發(fā)執(zhí)行，使得操作系統(tǒng)具有更好的并發(fā)性，從而能更加有效地提高系統(tǒng)資源的利用率和系統(tǒng)的吞吐量。3) 擁有資源 不論是傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)，還是引入了線程的操作系統(tǒng)，進(jìn)程都可以擁有資源，是系統(tǒng)中擁有資源的一個(gè)基本單位。 一般而言，線程自己不擁有系統(tǒng)資源(也有一點(diǎn)必不可少的資源)，但它可以訪問其隸屬進(jìn)程的資源，即一個(gè)進(jìn)程的代碼段、數(shù)據(jù)段及所擁有的系統(tǒng)資源，如已打開的文件、I/O設(shè)備等