操作系統(tǒng)第七章課后習題

操作系統(tǒng)（7）1．何謂數(shù)據(jù)項、記錄和文件?1、數(shù)據(jù)項是最低級的數(shù)據(jù)組織形式，可分為基本數(shù)據(jù)項和組合數(shù)據(jù)項?；緮?shù)據(jù)項是用于描述一個對象某種屬性的字符集，是數(shù)據(jù)組織中可以命名的最小邏輯數(shù)據(jù)單位，即原子數(shù)據(jù)，又稱為數(shù)據(jù)元素或字段。組合數(shù)據(jù)項則由若干個基本數(shù)據(jù)項構(gòu)成。2、記錄是一組相關(guān)數(shù)據(jù)項的集合,用于描述一個對象某方面的屬性。3、文件是指有創(chuàng)建者所定義的、具有文件名的一組相關(guān)信息的集合提。2．文件系統(tǒng)的模型可分為三層，試說明其每一層所包含的基本內(nèi)容。答:1最低層為對象及其屬性說明，主要包括物理文件相關(guān)功能，包括文件和目錄、磁盤存儲空間等對象。（2）中間層是對對象進行操縱和管理的軟件集合，是文件系統(tǒng)的核心部分，主要是邏輯文件相關(guān)功能。包括文件存儲空間管理、文件目錄管理、邏輯文件到物理文件的映射、文件讀寫管理及文件共享與保護等諸多功能。(3）最高層是文件系統(tǒng)提供給用戶的接口,分為命令接口、圖形化用戶接口、程序接口（C語言函數(shù)形式）和等三種類型。3.與文件系統(tǒng)有關(guān)的軟件可分為那幾個層次答:1、I/O控制層;2、基本文件系統(tǒng)層;3、基本管理程序;4、邏輯文件系統(tǒng)。4.試說明用戶可以對文件施加的主要操作有哪些?答:1、最基本的文件操作:創(chuàng)建文件、刪除文件、讀文件、寫文件、截斷文件設(shè)置文件的讀/寫位置;2、文件的“打開”和“關(guān)閉”操作;3、其它文件操作;5、為什么在大多數(shù)OS中都引入"打開“這一文件系統(tǒng)調(diào)用?打開的含義是什么答:當用戶要求對一個文件實施多次讀/寫或其它操作時，每次都要從檢索目錄開始，浪費時間，低效。為了避免多次重復地檢索目錄，在大多數(shù)OS中都引入“打開”這一文件系統(tǒng)調(diào)用。當用戶第一次請求對某文件進行操作時，先利用“打開”系統(tǒng)調(diào)用將該文件打開磁盤索引結(jié)點被拷貝到內(nèi)存中，后面的目錄檢索都在內(nèi)存中進行。6、何謂文件邏輯結(jié)構(gòu)?何謂文件的物理結(jié)構(gòu)?答:文件的邏輯結(jié)構(gòu)是指從用戶的觀點出發(fā)所觀察到的文件組織形式，也就是用戶可以直接處理的數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)，它獨立于物理特性,;而文件的物理結(jié)構(gòu)則是指文件在外存上的存儲組織形式，與存儲介質(zhì)的存儲性能有關(guān)。7、按文件的組織方式可將文件分為哪幾種類型?答:從邏輯結(jié)構(gòu)可以將文件分為兩大類:有結(jié)構(gòu)的記錄式文件和無結(jié)構(gòu)的流式文件。按文件的組織方式，可以將有結(jié)構(gòu)的文件分為三類:(1)順序文件，指由一系列記錄按某種順序排列所形成的文件，其中的記錄可以是定長記錄或變長記錄;(2)索引文件，指為變長記錄建立一張索引表，為每個記錄設(shè)置一個表項，以加快對記錄檢索的速度。(3索引順序文件，這是順序文件和索引文件相結(jié)合的產(chǎn)物。它為文件建立一張索引表，為每一組記錄中的第一個記錄設(shè)置一個表項，以縮短索引表的長度，而記錄檢索的速度也不很慢。8．如何提高對變長記錄順序文件的檢索速度?答:為了提高對變長記錄順序文件的檢索速度,可為其建立一張索引表，以主文件中每條記錄的長度及指向?qū)?yīng)記錄的指針(即該記錄在邏輯地址空間的首址)作為相應(yīng)每個表項的內(nèi)容。由于索引表本身是一個定長記錄的順序文件，若將其按記錄鍵排序，則可以實現(xiàn)對主文件的方便快速的直接存取。需要指出的是，如果文件較大，應(yīng)通過建立分組多級索引以進一步提高檢索效率。9．通過哪兩種方式來對固定長記錄實現(xiàn)隨機訪問?答:(1）通過文件中記錄的位置:在文件中的每一個記錄，可用從0到N-1的整數(shù)來標識，即用一個整數(shù)來唯一地標識一個記錄。對于定長記錄文件，如果要查找第i個記錄,可直接根據(jù)下式計算，獲得第i個記錄相對于第一個記錄首址的地址:AFixLy由于獲得任何記錄地址的時間都非常短，故可利用這種方法對定長記錄實現(xiàn)隨機訪問。(2)利用關(guān)鍵字:用戶必須指定一個字段作為關(guān)鍵字，通過指定的關(guān)鍵字來查找該記錄。當用戶給出要檢索記錄的關(guān)鍵字時,系統(tǒng)將利用該關(guān)鍵字順序地從第一個記錄開始，與每一個記錄的關(guān)鍵字進行比較，直到找到匹配的記錄。10、可以采取什么方法來實現(xiàn)對變長記錄文件進行隨機檢索?答(1)按關(guān)鍵字建立索引:變長記錄文件查找一個記錄必須從第一個記錄查起,一直順序查找到目標記錄為止，耗時很長。如果我們?yōu)樽冮L記錄文件建立一張索引表，為主文件中的每個記錄在索引表中分別設(shè)置一個表項，記錄指向記錄的指針(即記錄在邏輯地址空間的首址)以及記錄的長度L,索引表按關(guān)鍵字排序,因此其本身也是一個定長記錄的順序文件,這樣就把對變長記錄順序文件的順序檢索轉(zhuǎn)變?yōu)閷ΧㄩL記錄索引文件的隨機檢索，從而加快對記錄檢索的速度，實現(xiàn)直接存取。(2)具有多個索引表的索引文件:使用按關(guān)鍵字建立索引表的索引文件與順序文件一樣，都只能按該關(guān)鍵字進行檢索。而實際應(yīng)用情兄往往是:不同的用戶，為了不同的目的，希望能按不同的屬性(或不同的關(guān)鍵字)來檢索一條記錄。為實現(xiàn)此要求,需要為順序文件建立多個索引表,即為每一種可能成為檢索條件的域(屬性或關(guān)鍵字)都配置一張索引表。在每一個索引表中，都按相應(yīng)的一種屬性或關(guān)鍵字進行排序。11．試說明索引順序文件的幾個主要特征。答:1)索引順序文件是對順序文件的一種改進，它基本上克服了變長記錄的順序文件不能隨機訪問,以及不便于記錄的刪除和插入的缺點。但它仍保留了順序文件的關(guān)鍵特征，即記錄是按關(guān)鍵字的順序組織起來的。(2)引入了文件索引表，通過該表可以實現(xiàn)對索引順序文件的隨機訪問。(3）增加了溢出(overflow)文件，用它來記錄新增加的、刪除的和修改的記錄。12、試說明對索引文件和索引順序文件的檢索方法。答:在對索引文件進行檢索時，首先是根據(jù)用戶（程序）提供的關(guān)鍵字，并利用折半查找法去檢索索引表，從中找到相應(yīng)的事項;再利用該表項中給出的指向記錄的指針值，去訪問所需的記錄。在對索引順序文件進行檢索時，首先也是利用用戶（程序）所提供的關(guān)鍵字以及某種查找算法去檢索索引表，找到該記錄所在記錄組中第一個記錄的表項，從中得到該記錄組第一個記錄在主文件中的位置;然后，再利用順序杳找法去查找主文件，從中找到所要求的記錄。13．試從檢索速度和存儲費用兩方面對索引文件和索引順序文件進行比較。答:兩級索引文件:存儲費用高，檢索速度較快。索引順序文件:存儲費用不高，檢索速度快。14、對目錄管理的主要要求是什么?答:1)實現(xiàn)“按名存取”;2)提高對目錄的檢索速度;3)文件共享;4）允許文件重名。15．采用單級目錄能否滿足對目錄管理的主要要求?為什么?答:采用單級目錄不能完全滿足對目錄管理的主要要求，只能實現(xiàn)目錄管理最基本的功能即按名存取。由于單級目錄結(jié)構(gòu)采用的是在系統(tǒng)只配置一張目錄表用來記錄系統(tǒng)中所有文件的相關(guān)信息，因此此目錄文件可能會非常大，在查找時速度慢，另外不允許用戶文件有重名的現(xiàn)象，再者由于單級目錄中要求所有用戶須使用相同的名字來共享同一個文件，這樣又會產(chǎn)生重名問題，因此不便于實現(xiàn)文件共享。16．目前廣泛采用的目錄結(jié)構(gòu)是哪種?它有什么優(yōu)點?答:目前廣泛采用的目錄結(jié)構(gòu)是樹型目錄結(jié)構(gòu)。它具有以下優(yōu)點:1、能有效提高對目錄的檢索速度;假定文件系統(tǒng)中有N個文件，在單級目錄中,最多要檢索N個目錄項,但對于有i級的樹型目錄,在目錄中每檢索一個指定文件，最多可能要檢索i*iN個目錄項。2、允許文件重名;由于在樹型結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)中，是利用文件路徑名來檢索文件的，故允許每個用戶在自己的分目錄中使用與其他用戶文件相同的名字。3、便于實現(xiàn)文件共享;在樹型目錄中，用戶可通過路徑名來共享其他用戶的文件，也可將一個共享文件鏈接到自己的目錄下,從而使文件的共享變得更為方便，其實現(xiàn)方式也非常簡單，系統(tǒng)只需在用戶的目錄文件中增設(shè)一個目錄項，填上用戶賦予該共享文件的新文件名，以及該共享文件的唯一標識符即可。17、何為路徑名和當前目錄。答:文件路徑名:根目錄到任何數(shù)據(jù)文件只有唯一通路，從根目錄開始把目名與數(shù)據(jù)文件一次地用“/”連接，構(gòu)成唯一路徑名。當前目錄就是你現(xiàn)在所在的目錄。18.Hash檢索法有何優(yōu)點?又有何局限性?答:在Hash檢索法中，系統(tǒng)利用用戶提供的文件名并將它變換為文件目錄的索引值,再利用該索引值到目錄中去查找,這樣能有效地提高目錄的檢索速度,但Hash檢索法也有局限性即對于使用了通配符的文件名,系統(tǒng)是無法使用Hash檢索法檢索目錄的。19、在HASH檢索法中,如何解決“沖突”?(1)在利用Hash法索引查找目錄時，如果目錄表中相應(yīng)的目錄項是空的,則表示系統(tǒng)中并無指定文件。(2)如果目錄項中的文件名與指定文件名相匹配，則表示該目錄項正是所要尋找的文件所對應(yīng)的目錄項，故而可從中找到該文件所在的物理地址。(3)如果在目錄表的相應(yīng)目錄項中的文件名與指定文件名并不匹配，則表示發(fā)生了“沖突”，此時須將其Hash值再加上一個常數(shù)(該常數(shù)應(yīng)與目錄的長度值互質(zhì))形成新的索引值,再返回到第一步重新開始查找。20、試說明在樹形目錄結(jié)構(gòu)中線性檢索法的檢索過程，并給出相應(yīng)的流程圖。答:假設(shè)用戶給定的文件路徑名為/LeveM1/Level2//Leveln/datafile，則關(guān)于樹型目錄結(jié)構(gòu)采用線性檢索法檢索該文件的基本過程為:①讀入第一個文件分量名Level1，用它與根目錄文件(或當前目錄文件)中各目錄項的文件名順序地進行比較,從中找出匹配者,并得到匹配項的索引結(jié)點號再從對應(yīng)索引結(jié)點中獲知Level1目錄文件所在的盤塊號，將相應(yīng)盤塊讀入內(nèi)存.②對于2~n,循環(huán)執(zhí)行以下步驟，以檢索各級目錄文件:讀入第i個文件分量名Leveli,用它與最新調(diào)入內(nèi)存的當前目錄文件中各個目錄項的文件名順序地進行比較，從中找出匹配者，并得到匹配項的索:結(jié)點虧,再從對應(yīng)索引節(jié)點中獲知Leveli目錄文件所在的盤塊號,將相應(yīng)盤塊讀入內(nèi)存。③讀入最后一個文件分量名即datafile，用它與第n級目錄文件中各個目錄項的文件名進行比較,從而得到該文件對應(yīng)的索引結(jié)點號,進而找到該文件物理地址,目錄查找操作成功結(jié)束。如果在上述查找過程中，發(fā)現(xiàn)任何一個文件分量名未能找到，則停止查找并返回“文件未找到”的出錯信息。21．基于索引結(jié)點的文件共享方式有何優(yōu)點?答:由于原來的文件物理地址等信息是放在目錄項中的，似的文件增加的部分能被共享。引入索引結(jié)點后，將文件的物理地址和其他的屬性放在索引結(jié)點只在目錄項中存放文件名和指向索引結(jié)點的指針。在索引結(jié)點中設(shè)有一個連接計數(shù)count字段，用于表示鏈接到本索引接結(jié)點的目錄項的數(shù)目，通過這種方式可以方便的實現(xiàn)文件的共享。22.什么是主父目錄和鏈接父目錄?如何利用符號鏈實現(xiàn)共享?答:1)主父目錄和鏈接父目錄:一個文件或子目錄有多個父目錄，但其中僅有個作為主(屬主)父目錄，其它的幾個父目錄都是通過符號鏈接方式與之相鏈接的(簡稱鏈接父目錄)2)利用符號鏈實現(xiàn)共享:如圖所示，為使錢接父目錄D5能共享文件F,可以由系統(tǒng)創(chuàng)建一個LINK類型的新文件，也取名為F.并將F寫入鏈接父目錄D5中以實現(xiàn)D5與文件F8的鏈接。在新文件F中只包含被鏈接文件F8的路徑名。這樣的鏈接方法被稱為符號鏈接。新文件F中的路徑名則只被看做是符號鏈。當用戶通過D5訪問被鏈接的文件F8,且正要讀LINK類新文件時，此要求將被OS截獲，根0S根據(jù)新文件中的路徑名去找至文件F8,然后對它進行讀(寫)，這樣就實現(xiàn)了用戶B對文件F的共享。根D1bzaD1bzaD2pcnatrlD2pcnatrlD3D3D6D5D4F3F2F1efhkpkmnD6D5D4F3F2F1efhkpkmnD7F9F7F6F5F4cbD7F9F7F6F5F4cbF8F8F11F10F11F1023.基于符號鏈的文件共享方式有何優(yōu)點?答:只是文件主才擁有指向其索引結(jié)點的指針;而共享該文件的其他用戶，則只有該文件的路徑名,并不擁有指向其索引結(jié)點的指針。當文件的擁有者把一個共享文件刪除后，其他用戶試圖通過符號鏈去訪問一個已被刪除的共享文件時,會因系統(tǒng)找不到該文件而使訪問失敗,于是用戶再將符號鏈刪除，因此不存在文件刪除問題/指針懸空問題。24.什么是保護域?進程與保護域之間存在著的動態(tài)聯(lián)系是什么?答:保護域規(guī)定了進程所能訪問的一組（硬件或軟件)對象以及相應(yīng)的操作類型(即訪問權(quán))。進程與保護域之間的動態(tài)聯(lián)系是指進程的可用資源集在其整個生命周期中是變化的;也就是說，進程運行在不同的階段時，需要從一個保護域切換到另外一個保護域。25.試舉例說明具有斌切換權(quán)的訪問控制矩陣。答:在訪問矩陣中增加幾個對象,分別作為訪問矩陣中的幾個域,當且僅當switch包含在access(i,j)時，才允許進程從域i切換到域j。例如在下圖中，域D1和D2對應(yīng)的項目中有S，故允許域1中的進程切換到域2中，在域D2和D3中也有S，表示D2域中進行的進程可切換到域D3中，但不允許該進程再從域3返回到域D1.26.如何利用拷貝權(quán)來擴散某種訪問權(quán)?答:如果域i具有關(guān)于對象j的某訪問權(quán)access(i,j)的考貝權(quán)，則運行在域i的進程可將其關(guān)于對象j的訪問權(quán)access(i,j)擴展到訪問矩陣同一列中的其它域中,即為運行在其它域的進程也賦予關(guān)于同一對象的同樣訪問權(quán)限(access(k,j)）).27.如何利用擁有權(quán)來增、某種訪問權(quán)?答:如果域i具有關(guān)于對象j的所有權(quán)，則運行在域i的進程可以增刪在j列的任何項中的任何訪問權(quán)?；蛟撨M程可以增刪在任何其它域中運行的進程關(guān)于對象j的任何訪問權(quán)。28.增加控制權(quán)的主要目的是什么?試舉例說明控制權(quán)的應(yīng)用,。答:控制權(quán)用于改變某個域中運行進程關(guān)于不同對象的訪問權(quán)。若某域訪問權(quán)access(i,j）中含有控制權(quán)c，則運行在Di域中的