计算机操作系统第八章

链式结构的特点
l 采用离散分配方式。磁盘上的所有空闲块都可以被利 用，消除了外部碎片。
l 易于文件增长或收缩。当文件需要增长时，可动态为 其分配新的盘块，并用指针链接起来，收缩时只要从 链中取消不需要的块即可。
l 指针本身需占用存储空间。如果采用的是隐式链接， 磁盘块中需要付出存储指针的空间；如果采用的显式 链接，需要存储FAT表。
文件存储空间是系统与多个用户共享的。用户对 文件只要求按名存取，至于文件在外存上具体的存放位 置、存取如何实现，用户概不关心。这些方面都是由文 件存储管理模块来统一管理的。
系统将外存储空间分成若干大小相等的物理块， 以块为单位来交换信息。当一个新文件要写入时，需要 在外存空间找出一系列块号连续或不连续的空闲块以供 分配。
• 文件命名 • 文件组成（右图）
文件管理系统功能
• 按名存取 • 文件组织 • 存储空间管理 • 文件共享和保护 • 文件操作
文件管理系统结构
一个好的文件管理系统应具有以下特点：
• 使用的方便性。按名存取的实现，使文件的物 理结构和存放的物理位置对于用户都成了透明 的。
• 数据的安全性。好的文件管理系统能提供有效 的保护措施，以保证文件信息的安全。
顺序存储结构
☺优点：管理简单；
存取速度快； 既适合顺序存取，也适合随机存取。
L缺点：外存空间利用率低；
必须预先知道文件的长度； 不便于文件的扩展。
磁盘文件的隐式链接存储结构
每个文件 的FCB中 只登记起 始盘块和 末盘块号， 其它盘块 号均由链 接指针记 录。
磁盘文件的显式链接存储结构
是指将用于链 接文件各盘块 的指针，“显 式”地存放在 外存的一张链 接表当中。该 表在整个磁盘 仅设置一张， 登记了分配给 文件的所有盘 块的链接关系， 故将该表称为 文件分配表FAT。
流式文件，是指文件内的数据是一个完整的 字符流，不可以进一步细分。例如，源程序文件 就是由字符流组成的流式文件，可执行文件、字 符流文本文件的逻辑结构也都是流式的。对流式 文件，用户常常以长度来指定所需存取的信息， 也可以通过插入特殊符号来标识存取的界限。
记录式文件，在逻辑上可看成是一组记录的 集合。每个记录由彼此相关的若干个数据项组成。 记录式文件中的逻辑记录可依次编号，其序号称 为逻辑记录号（简称记录号）。
UNIX混合索引存储结构
• UNIX操作系统对文件索引表做了精心的设计， 采用了多级混和索引结构
• 它将直接寻址、一级索引、二级索引和三级 索引融为一体，规定每个文件的索引结点使 用13个地址登记项。
• 其中，前10个登记项直接指出存放文件信息 的盘块号，属直接寻址。第11个登记项指向 一级索引块，内含若干一级索引存储块。第 12个登记项和第13个登记项分别实现二、三 级索引。
l 既适合顺序存取，也方便随机存取。 l 索引结构容易实现记录的增、删和插入。 l 缺点是由于索引表的建立而增加了存储
空间的开销。
二级索引存储结构
将索引表离散 存储，即将索 引表本身分为 若干个逻辑块， 存储在若干物 理盘块中，将 索引表所占的 各盘块号记入 另一个索引 表——索引表 的索引表。这 种结构就称两 级索引结构。
文件存取方式
文件的顺序存取 按照文件的逻辑地址顺序存取。在记
录式文件中，这种操作体现为按照记录的 排列顺序来进行存取。
文件的随机存取 随机存取是指允许用户按照记录编号
或者某一数据项的值随机存取存取任一记 录。
磁盘文件的顺序存储结构
文件信息占用 一组连续的盘 块，在外存上 顺序存放。顺 序存储的文件 称为连续文件， 这种文件不仅 在逻辑上是连 续的，在外存 上存放的空间 也是连续的。
l 链接指针的可靠性是个问题。存取文件时，如果哪个 指针丢失或被破坏，则错误的指针可能指向其他文件 而导致混乱。
磁盘文件的索引存储结构
为每个文件 分配一个索 引块，有效 索引表登记 其各逻辑块 与外存物理 块的对应关 系，并在文 件FCB中登记 该文件索引 块的地址。
索引结构除了具有离散存储方式的优点外， 存取方式更加灵活，但空间利用率低也是 明显的。其特点有：
时间标记，文件名最长30个字符。
• Ext2。Linux最常用的文件管理系统。 • NFS。网络文件管理系统。 • Hpfs。OS/2上的操作系统。 • FAT。最早用于MS-DOS，后用于Windows系列及OS/2等
操作系统，经过操作系统的不断改进，FAT又发展为 FAT16、FAT32等。
• NTFS。Windows及Windows2000上的文件管理系统，
安全性和可靠性比较好。
8.2 文件的逻辑结构和物理结构
文件的逻辑结构——是指呈现在用户面前的文
件结构，是文件逻辑上的组织形式。
文件的物理结构——是指文件在存储介质上的
存储结构，是文件在外存空间上的组织形式。
文件的逻辑结构 文件的物理结构
流式结构
记录式结构 顺序结构 链式结构 索引结构
文件逻辑结构
• 接口的统一性。用户可以使用统一的广义指令 或系统调用来存取各种介质上的文件，这样做 简单、直观，而且摆脱了对存储介质特性的依 赖以及使用I/O指令所做的繁琐处理。
现代操作系统中比较著名的文件管理系统
• Sysv。System v/386及Xenix使用的文件管理系统。 • Minix。最老的UNIX文件管理系统，它可靠，但没有
第8章 文件管理
文件的基本概念、文件命名、文件分类 文件管理系统的功能和组成 文件的逻辑结构和物理结构 目录管理 文件共享、保护与保密 外存空间的分配和回收、外存空闲区管理
8.1 文件管理系统概述
• 文件——是在逻辑上具
有完整意义的一组相关 信息的集合。它可以是 一组相关的字符流集合， 也可以是一组相关的记 录集合，通常被保存在 外存储器上。
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UNIX多级混和索引结构
例如：一个盘块号用4个字节表示，盘块尺寸为 4KB，那么一个盘块可存放1K个盘块号。
一级索引能够支持的存储容量是 1K*4KB=4MB；
二级索引能够支持的存储容量是 1K*1K*4KB=4GB；
三级索引能够支持的存储容量是 1K*1K*1K*4KB=4TB。
8.3 文件存储空间管理