北京大學(xué)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)操作系統(tǒng)第13講-文件系統(tǒng)

第六章文件系統(tǒng)6.1文件系統(tǒng)的概念6.2文件的邏輯結(jié)構(gòu)與存取方法6.3文件的物理結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)設(shè)備6.4文件存儲(chǔ)空間管理6.5文件目錄管理6.6文件存取控制6.7文件的使用16.3文件的物理結(jié)構(gòu)文件的物理結(jié)構(gòu)概念是指文件在存儲(chǔ)設(shè)備上的存放方法物理塊文件的存儲(chǔ)設(shè)備通常劃分為若干個(gè)大小相等的物理塊，每塊512字節(jié)或1024字節(jié)邏輯塊為了有效利用存儲(chǔ)、便于管理，一般把文件信息也劃分為與物理塊大小相等的邏輯塊26.3.1連續(xù)文件邏輯上連續(xù)的文件信息存放在若干連續(xù)的物理塊中。優(yōu)點(diǎn)邏輯塊號(hào)到物理塊號(hào)的變換簡(jiǎn)單支持順序存取和隨機(jī)存取順序存取速度快所需的磁盤(pán)尋道次數(shù)和尋道時(shí)間最少3012345678910111213141516171819202122232425262728293031文件名始址塊數(shù)A

02B143C196D284E62文件目錄ABCD連續(xù)文件E4連續(xù)文件缺點(diǎn)建立文件時(shí)必須確定文件信息長(zhǎng)度文件不能動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)不利于文件插入和刪除刪除某些部分后，留下無(wú)用的碎片空間不宜存放用戶文件、數(shù)據(jù)庫(kù)文件等經(jīng)常被修改的文件56.3.2串聯(lián)文件一個(gè)邏輯上連續(xù)的文件信息存放在若干不連續(xù)的物理塊中，各塊之間通過(guò)指針連接，前一個(gè)物理塊指向下一個(gè)物理塊。優(yōu)點(diǎn)提高了磁盤(pán)空間利用率,不存在外部碎片問(wèn)題有利于文件插入和刪除有利于文件動(dòng)態(tài)擴(kuò)充6串聯(lián)文件缺點(diǎn)存取速度慢，不適于隨機(jī)存取可靠性問(wèn)題，如指針出錯(cuò)更多的尋道次數(shù)和尋道時(shí)間鏈接指針占用一定的空間76.3.3索引文件一個(gè)文件的信息存放在若干不連續(xù)物理塊中，系統(tǒng)為每個(gè)文件建立一個(gè)專(zhuān)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)--索引表，并將這些塊的塊號(hào)存放在一個(gè)索引表中一個(gè)索引表就是磁盤(pán)塊地址數(shù)組,其中第i個(gè)條目指向文件的第i塊。8索引文件優(yōu)點(diǎn)即能順序存取，又能隨機(jī)存取滿足了文件動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)、插入刪除的要求能充分利用外存空間缺點(diǎn)較多的尋道次數(shù)和尋道時(shí)間索引表本身帶來(lái)了系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)如：內(nèi)外存空間，存取時(shí)間9索引文件索引表組織鏈接模式一個(gè)盤(pán)塊一個(gè)索引表,多個(gè)索引表鏈接起來(lái)多重索引將一個(gè)大文件的所有索引表（二級(jí)索引)的地址放在另一個(gè)索引表（一級(jí)索引)中10UNIX的多重索引結(jié)構(gòu)一級(jí)索引表二級(jí)索引表三級(jí)級(jí)索引表二級(jí)索引表二級(jí)索引表一級(jí)索引表一級(jí)索引表一級(jí)索引表一級(jí)索引表11物理塊

在文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)設(shè)備常常劃分為若干大小相等的物理塊。同時(shí)也將文件信息劃分成相同大小的邏輯塊（塊），所有塊統(tǒng)一編號(hào)。

以塊為單位進(jìn)行信息的存儲(chǔ)、傳輸、分配。6.3.4存儲(chǔ)設(shè)備12磁帶永久保存大容量數(shù)據(jù)順序存取設(shè)備：前面的物理塊被存取訪問(wèn)之后，才能存取后續(xù)的物理塊的內(nèi)容存取速度較慢：主要用于后備存儲(chǔ)，或存儲(chǔ)不經(jīng)常用的信息，或用于傳遞數(shù)據(jù)的介質(zhì)第i塊間隙第i+1塊13直接（隨機(jī)）存取設(shè)備：存取磁盤(pán)上任一物理塊的時(shí)間不依賴(lài)于該物理塊所處的位置磁盤(pán)磁道扇區(qū)14柱面扇區(qū)磁臂磁頭15磁盤(pán)磁盤(pán)信息記錄在磁道上多個(gè)盤(pán)片正反兩面都用來(lái)記錄信息每面一個(gè)磁頭所有盤(pán)面中處于同一磁道號(hào)上的所有磁道組成一個(gè)柱面物理地址形式磁頭號(hào)（盤(pán)面號(hào)）磁道號(hào)（柱面號(hào)）扇區(qū)號(hào)16磁盤(pán)系統(tǒng)磁盤(pán)系統(tǒng)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備實(shí)際讀寫(xiě)動(dòng)作由磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備按照主機(jī)要求完成的一次訪盤(pán)請(qǐng)求讀/寫(xiě)，磁盤(pán)地址（設(shè)備號(hào)，柱面號(hào)，磁頭號(hào)，扇區(qū)號(hào)），內(nèi)存地址17磁盤(pán)讀寫(xiě)過(guò)程讀寫(xiě)動(dòng)作尋道磁頭移動(dòng)定位到指定磁道旋轉(zhuǎn)延遲等待指定扇區(qū)從磁頭下旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)在磁盤(pán)與內(nèi)存之間的實(shí)際傳輸18光盤(pán)光盤(pán)特點(diǎn)容量大，速度較快價(jià)格便宜一般不可寫(xiě)可讀寫(xiě)光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器價(jià)格貴光盤(pán)的空間結(jié)構(gòu)與磁盤(pán)類(lèi)似19外存外存特點(diǎn)容量大，成本較低斷電后仍可保存信息速度較慢由兩部分組成：驅(qū)動(dòng)部分+存儲(chǔ)介質(zhì)種類(lèi)很多外存空間組織、地址與存取方式非常復(fù)雜I/O過(guò)程方式非常復(fù)雜206.4文件存儲(chǔ)空