操作系統(tǒng)第13講

1、操作系統(tǒng)概念第十三講 文件系統(tǒng)（1）本課總體綱要文件系統(tǒng)概念文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與存取方法文件的存儲設(shè)備文件的存儲空間管理空閑文件目錄空閑塊鏈位示圖文件系統(tǒng)概念文件：具有文件名的一組相關(guān)信息的集合。記錄數(shù)據(jù)項文件系統(tǒng)：在操作系統(tǒng)中與管理文件有關(guān)的軟件和數(shù)據(jù)稱為文件系統(tǒng)，由管理文件所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、相應(yīng)的管理軟件和被管理的文件構(gòu)成。文件系統(tǒng)對文件的存儲空間進行組織、分配，負(fù)責(zé)文件的存儲并對存入文件進行保護、檢索的系統(tǒng)。文件的分類按照用途分類系統(tǒng)文件庫文件用戶文件按文件保護級別分類只讀文件讀寫文件執(zhí)行文件不保護文件文件的分類按信息流向分類輸入文件輸出文件輸入輸出文件按數(shù)據(jù)形式分類源文件目標(biāo)文件可執(zhí)行文件本課

2、總體綱要文件系統(tǒng)概念文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與存取方法文件的存儲設(shè)備文件的存儲空間管理目錄實現(xiàn)分配方法文件結(jié)構(gòu)從用戶觀點：文件的組織形式稱為文件的邏輯結(jié)構(gòu)從實現(xiàn)觀點：文件在外存上的存放格式稱為文件的物理結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu)字符流式的無結(jié)構(gòu)文件記錄式的有結(jié)構(gòu)文件選取文件邏輯結(jié)構(gòu)的原則：修改時，給定的邏輯結(jié)構(gòu)盡量減少對已存儲好的文件信息的變動查找時，盡量減少查找時間應(yīng)使文件信息占據(jù)最小的存儲空間應(yīng)便于用戶操作文件的邏輯結(jié)構(gòu)字符流式的無結(jié)構(gòu)文件特點查找基本信息單位較困難源程序，目標(biāo)程序記錄式有結(jié)構(gòu)文件特點姓名：A性別：男出生年月：1971年2月工號：123456記錄名R1269:文件的邏輯結(jié)構(gòu)常用的

3、記錄式結(jié)構(gòu)文件有：連續(xù)結(jié)構(gòu)多重結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu)連續(xù)結(jié)構(gòu)：一種把記錄按生成的先后順序連續(xù)排列的邏輯結(jié)構(gòu)。適用性強，可用于所有文件記錄的排列順序與記錄內(nèi)容無關(guān)搜索能力差多重結(jié)構(gòu)：把記錄按照鍵和記錄名排列成行列式結(jié)構(gòu)。N個記錄和m個鍵可以構(gòu)成n*m維行列式。以包含ki記錄的隊列元素構(gòu)成一個記錄隊列，這樣，m個隊列構(gòu)成了該文件的多重結(jié)構(gòu)。每個隊列中與鍵直接相連的只有一個記錄文件的邏輯結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)：把含有相同鍵的記錄指針全部指向該鍵。最適合根據(jù)給定鍵查找記錄順序結(jié)構(gòu)：按照給定的順序規(guī)定，把文件中的鍵按規(guī)定的順序排列形成了順序結(jié)構(gòu)文件有利于按照某種順序來搜索、追加、刪除記錄文件的存取方法

4、順序存取法：按照文件的邏輯地址順序進行存取隨機存取法：允許用戶根據(jù)記錄的編號來存取文件的任一個記錄。按鍵存取法：主要用于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的存取方法。文件的存取是根據(jù)給定的鍵或記錄名進行的首先搜索到進行存取的記錄的邏輯位置，再將其轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的物理地址后進行存取。按鍵存取的搜索方法：線性搜索法散列法二分搜索法文件的物理結(jié)構(gòu)文件的物理結(jié)構(gòu)：文件再存儲設(shè)備上的存放方法。文件的物理結(jié)構(gòu)決定了文件信息在存儲設(shè)備上的存儲位置。文件信息的邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換也是由文件的物理地址決定的。常用文件的物理結(jié)構(gòu)：連續(xù)文件串聯(lián)文件索引文件文件的物理結(jié)構(gòu)連續(xù)文件：把一個在邏輯上連續(xù)的文件信息依次存放到物理塊中優(yōu)點:邏

5、輯塊號到物理塊號變換簡單缺點:要求連續(xù)存儲空間不利于文件動態(tài)擴充文件的物理結(jié)構(gòu)串聯(lián)文件：采用非連續(xù)的物理塊來存放文件信息，采用鏈表的方式將存放同一個文件的物理塊鏈接成一個串聯(lián)隊列。只需要知道第一塊物理內(nèi)存塊的地址適合修改的文件保存不適合隨機存取,搜索效率低文件的物理結(jié)構(gòu)索引文件：要求系統(tǒng)為每個文件建立一個索引表，表中每一欄目指出文件信息所在的邏輯塊號和與之對應(yīng)的物理塊號。既可滿足文件動態(tài)增長，又可以方便進行隨機存取本課總體綱要文件系統(tǒng)概念文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與存取方法文件的存儲設(shè)備文件的存儲空間管理目錄實現(xiàn)分配方法存儲設(shè)備（1）順序存取設(shè)備：只有在前面的物理塊被存取訪問過后，才能存取后續(xù)的物理塊的內(nèi)容

6、第I塊間隙第i+1塊間隙磁帶是最典型的順序存取設(shè)備。如果帶速高，信息密度大，所需塊間隙小的情況下，磁帶的存取速度和數(shù)據(jù)傳輸率高，反之亦然。存儲設(shè)備（2）直接存取設(shè)備：允許直接存取磁盤上的任意物理塊。磁盤是最典型的順序存取設(shè)備。磁盤訪問時間由三部分組成尋道時間旋轉(zhuǎn)延遲時間傳輸時間存儲設(shè)備（3）存儲設(shè)備（4）先來先服務(wù)（FCFS)：按照進程請求訪問磁盤先后順序進行調(diào)度。最短尋道時間優(yōu)先(SSTF)：按當(dāng)前磁頭所在磁道距離最近的請求作為下一次服務(wù)的對象。掃描(SCAN)：磁頭在當(dāng)前移動方向上選擇與當(dāng)前磁頭所在磁道距離最近的請求作為下一次服務(wù)的對象。也稱為電梯算法。循環(huán)掃描(CSCAN):規(guī)定磁頭單向

7、移動。如果自里向外移動時，當(dāng)磁頭移到最外磁道時立即又返回到最里面磁道。本課總體綱要文件系統(tǒng)概念文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與存取方法文件的存儲設(shè)備文件的存儲空間管理空閑文件目錄空閑塊鏈位示圖連續(xù)分配連續(xù)分配：每個文件在磁盤上占有一組連續(xù)的塊。優(yōu)點：簡單實用，只需要第一塊磁盤的地址和連續(xù)塊的數(shù)量訪問所需的尋道時間最少。缺點為新文件找到合適空間比較困難空閑文件目錄作用：空閑文件目錄方法適用于連續(xù)文件結(jié)構(gòu)的文件存儲區(qū)的分配與回收。缺點：文件的分配與刪除會產(chǎn)生外部碎片。對于大的磁盤空間，對這些外部碎片合并（compact）是十分費時的。序號首個空閑塊號空閑塊數(shù)首個物理塊號1569213530370385空閑塊鏈鏈接分配：解決了連續(xù)分配的所有問題。每個文件是磁盤塊的鏈表。磁盤塊可分布在磁盤的任何地方。優(yōu)點：不浪費磁盤空間無須合并磁盤碎片缺點:鏈接分配所使用的指針需要空間，需要4字節(jié)。解決方法：將多個塊組成簇，并按簇而