操作系统精髓与设计原理-第12章 文件管理
操作系统精髓与设计原理-第12章 文件管理
第12章文件管理复习题：12.1、域和记录有什么不同？答：域（field）是基本数据单位。
一个域包含一个值。
记录（record）是一组相关的域的集合，它可以看做是应用程序的一个单元。
12.2、文件和数据库有什么不同？答：文件（file）是一组相似记录的集合，它被用户和应用程序看做是一个实体，并可以通过名字访问。
数据库（database）是一组相关的数据集合，它的本质特征是数据元素间存在着明确的关系，并且可供不同的应用程序使用。
12.3、什么是文件管理系统？答：文件管理系统是一组系统软件，为使用文件的用户和应用程序提供服务。
12.4、选择文件组织时的重要原则是什么？答：访问快速，易于修改，节约存储空间，维护简单，可靠性。
12.5、列出并简单定义五种文件组织。
答：堆是最简单的文件组织形式。
数据按它们到达的顺序被采集，每个记录由一串数据组成。
顺序文件是最常用的文件组织形式。
在这类文件中，每个记录都使用一种固定的格式。
所有记录都具有相同的长度，并且由相同数目、长度固定的域按特定的顺序组成。
由于每个域的长度和位置已知，因此只需要保存各个域的值，每个域的域名和长度是该文件结构的属性。
索引顺序文件保留了顺序文件的关键特征：记录按照关键域的顺序组织起来。
但它还增加了两个特征：用于支持随机访问的文件索引和溢出文件。
索引提供了快速接近目标记录的查找能力。
溢出文件类似于顺序文件中使用的日志文件，但是溢出文件中的记录可以根据它前面记录的指针进行定位。
索引文件：只能通过索引来访问记录。
其结果是对记录的放置位置不再有限制，只要至少有一个索引的指针指向这条记录即可。
此外，还可以使用长度可变的记录。
直接文件或散列文件：直接文件使用基于关键字的散列。
12.6、为什么在索引顺序文件中查找一个记录的平均搜索时间小于在顺序文件中的平均搜索时间？答：在顺序文件中，查找一个记录是按顺序检测每一个记录直到有一个包含符合条件的关键域值的记录被找到。
计算机操作系统之文件管理PPT课件
两级目录结构
将文件分为用户文件和系统文件两大 类，分别存放在不同的目录下。
树形目录结构
采用多级目录结构，形如一棵倒立的 树，根目录在最上层，子目录逐层向 下展开。
无环图目录结构
在树形目录结构的基础上，引入指针 实现目录间的链接，形成网状结构， 但不允许出现环。
路径名与链接技术
路径名
指从根目录出发到达指定文件所经过的目录序列，分为绝对路径和相对路径两种 。
回收。
文件管理是系统资源管理的集中 体现之一，直接影响系统的效率
和性能。
文件是存储在外部介质上的数据 集合，操作系统通过文件管理实 现对数据的组织、存取和保护。
文件系统基本功能
01
实现文件的有效存储、 读取和更新，保证数据 的可靠性和完整性。
02
提供方便的文件操作和 访问手段，支持多用户 共享文件和保护文件安 全。
01
02
03
索引节点的概念
存储文件元数据的数据结 构，包括文件属性、权限 、时间戳等。
目录项的概念
存储文件名和索引节点指 针的数据结构，用于将文 件名映射到索引节点。
分离技术的优势
提高文件检索速度，减少 磁盘I/O操作次数，支持 高效的文件系统操作。
磁盘调度算法优化
1 2 3
磁盘调度算法的作用
确定磁盘读写操作的顺序，以优化磁盘访问时间 和系统性能。
03
文件系统组织结构
目录结构设计原则
层次性原则
目录结构应清晰、有层次，便 于管理和维护。
稳定性原则
目录结构应相对稳定，不应频 繁变动。
可扩展性原则
目录结构应具备一定的扩展性 ，以适应未来的需求变化。
安全性原则
目录结构应保证数据的安全性 和完整性。
原版的操作系统_精髓与设计原理_第5版Chapter12
File ManagementChapter 12Chapter121File ManagementFile Management•File management system consists of Fil i f system utility programs that run as privileged applications•Input to applications is by means of a Input to applications is by means of a file•Output is saved in a file for long-term storage g2File System PropertiesFile System Properties •Long-term existenceL ip•Sharable between processes •Structure3File OperationsFile Operations •CreateC•Delete•Open•Close•Read•Write4Terms Used with FilesTerms Used with Files •FieldFi ld–Basic element of data–Contains a single value–Characterized by its length and data typeCharacterized by its length and data type •Record–Collection of related fields–Treated as a unit•Example: employee record5Terms Used with FilesTerms Used with Files •FileFil–Collection of similar records–Treated as a single entity–Have file namesHave file names–May restrict access•Database–Collection of related data–Relationships exist among elements6Typical OperationsTypical Operations •Retrieve_AllR t i All•Retrieve_One•Retrieve_Next•Retrieve_PreviousRetrieve Previous•Insert_One•Delete_One•Update Onep_•Retrieve_Few7File Management Systems File Management Systems •The way a user of application mayTh f li iaccess files•Programmer does not need to develop file management softwarefile management software8File Management System•Meet the data management needs and M h d d d requirements of the user•Guarantee that the data in the file are valid•Optimize performance•Provide I/O support for a variety of storage device typesstorage device types9File Management System•Minimize or eliminate the potential for Mi i i li i h i l f lost or destroyed data•Provide a standardized set of I/O interface routinesinterface routines•Provide I/O support for multiple users10Minimal Set of Requirements Minimal Set of Requirements •Each user should be able to create,E h h ld b bl t t delete, read, write and modify files•Each user may have controlled access to other users’ files•Each user may control what type of accesses are allowed to the users’files accesses are allowed to the users files•Each user should be able to restructure the user s files in a form appropriate to the user’s files in a form appropriate tothe problem11Minimal Set of Requirements Minimal Set of Requirements •Each user should be able to move data E h h ld b bl dbetween files•Each user should be able to back up andrecover the user s files in case of recover the user’s files in case ofdamage•Each user should be able to access they g yuser’s files by using symbolic names1213Device DriversDevice Drivers •Lowest levelL l ly p p •Communicates directly with peripheral devices•Responsible for starting I/O operations R ibl f t ti I/O tion a device•Processes the completion of an I/O request14Basic File SystemBasic File System •Physical I/OPh i l I/Og g•Deals with exchanging blocks of data •Concerned with the placement of blocks •Concerned with buffering blocks in main memory y15Basic I/O SupervisorBasic I/O Supervisor •Responsible for file I/O initiation and R ibl f fil I/O i i i i d termination•Control structures are maintained •Concerned with selection of the device C d ith l ti f th d i on which file I/O is to be performed •Concerned with scheduling access to optimize performanceoptimize performance•Part of the operating system16Logical I/OLogical I/O•Enables users and applications to access E bl d li irecords•Provides general-purpose record I/O capability•Maintains basic data about file17Access MethodAccess Method •Reflect different file structuresR fl diff fily p •Different ways to access and process data1819File Management Functions File Management Functions •Identify and locate a selected fileId if d l l d fily•Use a directory to describe the location of all files plus their attributes•On a shared system describe user access O h d t d ibcontrol•Blocking for access to files•Allocate files to free blocksAllocate files to free blocks •Manage free storage for available blocks20Criteria for File Organization Criteria for File Organization •Short access timeSh i–Needed when accessing a single record–Not needed for batch mode•Ease of updateEase of update–File on CD-ROM will not be updated, so hi ithis is not a concern21Criteria for File Organization Criteria for File Organization •Economy of storageE f–Should be minimum redundancy in the data –Redundancy can be used to speed accesssuc s desuch as an index•Simple maintenance•Reliability22File OrganizationFile Organization•The PileTh Pil–Data are collected in the order they arrive–Purpose is to accumulate a mass of data ands vesave it–Records may have different fields–No structureNo str ct re–Record access is by exhaustive search23Pile24File OrganizationFile Organization•The Sequential FileTh S i l Fil–Fixed format used for records–Records are the same length–All fields the same (order and length)All fields the same(order and length)–Field names and lengths are attributes of thefile–One field is the key filed•Uniquely identifies the record•Records are stored in key sequence25File OrganizationFile Organization•The Sequential FileTh S i l Fil–New records are placed in a log file ortransaction filec upde s pe o ed o e ge e og–Batch update is performed to merge the logfile with the master file26Sequential File Sequential File27File OrganizationFile Organization •Indexed Sequential FileI d d S i l Fil–Index provides a lookup capability toquickly reach the vicinity of the desiredrecord•Contains key field and a pointer to the main fileg y•Indexed is searched to find highest key valuethat is equal to or precedes the desired key value•Search continues in the main file at the locationindicated by the pointer28File OrganizationFile Organization •Comparison of sequential and indexed C i f i l d i d d sequential–Example: a file contains 1 million recordsOn average 500,00 accesses are required to –On average50000accesses are required tofind a record in a sequential file–If an index contains 1000 entries, it willIf an index contains1000entries it willtake on average 500 accesses to find thekey followed by500accesses in the mainkey, followed by 500 accesses in the mainfile. Now on average it is 1000 accesses29File OrganizationFile Organization •Indexed Sequential FileI d d S i l Fil–New records are added to an overflow file–Record in main file that precedes it isupd ed o co po e o e ewupdated to contain a pointer to the newrecordThe overflow is merged with the main file –The overflow is merged with the main fileduring a batch updateM ltiple inde es for the same ke field can –Multiple indexes for the same key field canbe set up to increase efficiency30Indexed Sequential File Indexed Sequential File31File OrganizationFile Organization •Indexed FileI d d Fil–Uses multiple indexes for different keyfieldsy co e us ve de–May contain an exhaustive index thatcontains one entry for every record in themain file–May contain a partial index32Indexed File Indexed File33File OrganizationFile Organization•The Direct or Hashed FileTh Di H h d Fil–Directly access a block at a known address –Key field required for each record3435File DirectoriesFile Directories •Contains information about filesC i i f i b fil–Attributes–Location–Ownership•Directory itself is a file owned by the operating systemProvides mapping between file names •Provides mapping between file names and the files themselves36Simple Structure for aDirectory•List of entries, one for each fileLi f i f h filq•Sequential file with the name of the file serving as the key•Provides no help in organizing the files P id h l i i i th fil •Forces user to be careful not to use the same name for two different files37383940Two-level Scheme for aDirectory•One directory for each user and a masterO di t f h d t directory•Master directory contains entry for each user –Provides address and access control information •Each user directory is a simple list of files for that user•Still provides no help in structuring collections of filesof files41Hierarchical, or Tree-Structured Directory•Master directory with user directories M di i h di i underneath it•Each user directory may have subdirectories and files as entries subdirectories and files as entries424344Structured Directory •Files can be located by following a path Fil b l d b f ll i hfrom the root, or master, directory downvarious branchesThis is the pathname for the file–This is the pathname for the file•Can have several files with the same filename as long as they have unique pathl th h i thnames45Structured Directory •Current directory is the workingC di i h ki directory•Files are referenced relative to the working directoryworking directory46File SharingFile Sharing•In multiuser system, allow files to be I l i ll fil b shared among users•Two issues–Access rightsAccess rights–Management of simultaneous access47Access RightsAccess Rights•NoneN–User may not know of the existence of thefileUse s o owed o e d e use–User is not allowed to read the userdirectory that includes the file •Knowledge–User can only determine that the file existsd h i iand who its owner is48Access RightsAccess Rights •ExecutionE i–The user can load and execute a programbut cannot copy it•Reading–The user can read the file for any purpose,including copying and executionincluding copying and execution •Appending–The user can add data to the file but cannotmodify or delete any of the file’s contentsy y49Access RightsAccess Rights •UpdatingU d ti–The user can modify, deleted, and add to thefile’s data. This includes creating the file,fil’d t Thi i l d ti th filrewriting it, and removing all or part of thedata•Changing protection–User can change access rights granted toother users•Deletion–User can delete the file50。
《操作系统精髓与设计原理·第五版》习题答案
第1章计算机系统概述1.1、图1.3中的理想机器还有两条I/O指令：0011 = 从I/O中载入AC0111 = 把AC保存到I/O中在这种情况下，12位地址标识一个特殊的外部设备。
请给出以下程序的执行过程（按照图1.4的格式）：1.从设备5中载入AC。
2.加上存储器单元940的内容。
3.把AC保存到设备6中。
假设从设备5中取到的下一个值为3940单元中的值为2。
答案：存储器（16进制内容）：300：3005；301：5940；302：7006步骤1：3005－>IR；步骤2：3－>AC步骤3：5940－>IR；步骤4：3＋2＝5－>AC步骤5：7006－>IR：步骤6：AC－>设备61.2、本章中用6步来描述图1.4中的程序执行情况，请使用MAR和MBR扩充这个描述。
答案：1. a. PC中包含第一条指令的地址300，该指令的内容被送入MAR中。
b. 地址为300的指令的内容（值为十六进制数1940）被送入MBR，并且PC增1。
这两个步骤是并行完成的。
c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。
2. a. 指令寄存器IR中的地址部分（940）被送入MAR中。
b. 地址940中的值被送入MBR中。
c. MBR中的值被送入AC中。
3. a. PC中的值（301）被送入MAR中。
b. 地址为301的指令的内容（值为十六进制数5941）被送入MBR，并且PC增1。
c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。
4. a. 指令寄存器IR中的地址部分（941）被送入MAR中。
b. 地址941中的值被送入MBR中。
c. AC中以前的内容和地址为941的存储单元中的内容相加，结果保存到AC中。
5. a. PC中的值（302）被送入MAR中。
b. 地址为302的指令的内容（值为十六进制数2941）被送入MBR，并且PC增1。
c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。
6. a. 指令寄存器IR中的地址部分（941）被送入MAR中。
操作系统课程设计文件管理--正文
模拟操作系统—文件管理1.1设计目的：通过模拟操作系统的实现，加深对操作系统工作原理的理解，进一步了解操作系统的实现方法，并可练习合作完成系统的团队精神和提高程序设计能力2.1设计原理：2.1.1文件管理和用户接口：文件管理和用户接口部分实现的主要是单用户的磁盘管理部分，包括文件的逻辑结构，物理结构，目录，磁盘分配回收，文件的保护和用户的接口实现。
系统中有2种文件，一种是存放任意字符的文件，一种是用来存放可以执行的文件，可以执行的文件内容就是模拟系统内进程的程序体。
文件要有一种特定的命令的可以执行的文件（可以建立一个 .exe文件里面写指令）他的内容很简单，就是：x=?;给X赋一个值（一位数），x++;X--；！？？（第一个？为ABC中某个设备，第二个？为一位数，表示设备的时间（由于没有实际设备，所以无法知道设备何时工作完成，所以假如一个数，随着数的系统时间减少到0结束））；end（表示文件结束，同时写入文件out，包括文件名字和路径和X的值）。
用户接口：用户接口提供用户命令接口，创建文件，删除文件，复制文件，粘贴文件，显示文件，编辑文件，建立目录，删除空目录，删除目录等等。
2.1.2磁盘模拟：用一个文件disk模拟磁盘，磁盘的每一个块64个字节，模拟磁盘工128个块，第0，1块存放文件分配表，第2个存放根目录，期于存放子目录和文件。
磁盘分配磁盘分配采用链式结构，系统采用文件分配表的方式记录磁盘空间的使用情况和链式结构的指针。
2.1.3目录内容：目录内容才用树型目录结构（1）目录项内容：8个字节：目录名，文件名（3个字节），扩展名（1个字节），末路。
文件属性（1个字节），起始磁盘号（1个字节），文件长度（2个字节），（2）根目录：根目录位置固定，为磁盘第2块，大小固定，工8项，站用第2块。
（3）子目录：位置不变，大小不固定。
2.1.4．存储管理：存储管理部分主要实现贮存和空间的分配和回收，存储的保护。
操作系统中的文件管理原理
操作系统中的文件管理原理文件管理是操作系统中非常重要的一部分，它负责处理计算机磁盘上存储的所有文件和目录以及它们的使用。
文件管理系统需要能够识别文件和目录，为它们提供唯一的标识符，并保持文件的安全，有效地组织文件，方便用户操作，以及保护文件的完整性和可用性。
文件系统结构文件系统在磁盘上存储文件和目录的结构，以便操作系统能够查找文件和目录以及让用户访问它们。
文件系统可以组成不同的层次，每个层次都有不同的文件和目录。
文件系统树中的每个节点都表示一个目录或文件，也称为“目录项”。
文件和目录名文件和目录名是文件系统中保留的名称，以唯一区别文件和目录。
文件名中包括文件名和扩展名，而目录名只包括目录名。
文件名和目录名通常由操作系统限制长度。
文件的访问文件系统为用户提供了访问文件内容的方法。
操作系统支持多种访问文件的方式，包括顺序访问、随机访问和直接访问。
顺序访问依次读取文件中的内容。
随机访问允许用户跳过文件中的特定部分。
直接访问可以直接访问文件的任何部分，而不是必须按顺序或随机读取。
文件锁文件锁定是为了确保多个进程或多个用户同时访问同一文件安全。
文件锁定可用于保护共享文件免受破坏、损坏或丢失的风险。
在锁定某个文件时，只有一个进程或用户可以访问文件，避免了文件的冲突和混乱。
文件类型不同类型的文件有不同的块大小、范围和计数。
操作系统支持不同的文件类型，包括常规文本文件、二进制文件、目录文件、链接文件等等。
每个文件类型都有其特定的文件结构和特征。
文件保护文件系统必须确保文件被保护，以确保不被未授权的访问、修改或删除。
常用的技术包括密码保护、访问权限管理、加密以及日志记录等等。
文件处理的步骤文件处理包括创建、打开、读取、写入、关闭、删除文件等等。
在处理文件的过程中，操作系统按照以下步骤：1.检查文件系统以确认指定的文件是否存在；2.验证是否允许用户对文件进行所需的操作；3.为文件保持适当的文件名和唯一标识符；4.验证文件是否已经被打开；5.将文件中的内容加载到内存中以进行读取或修改；6.完成读取或修改后，将内容保存到磁盘上；7.关闭文件并释放文件的资源。
操作系统中的文件管理原理
操作系统中的文件管理原理操作系统是计算机系统中最为核心的部分，它的主要作用是管理计算机的硬件资源，并提供软件资源以供程序使用。
当今各种操作系统都具备了很高的性能和稳定性，同时也拥有着非常完善的文件管理系统。
在计算机领域中，文件管理是非常重要的一项工作，很多人在日常使用计算机时都能够直接感受到它的便利。
下面将介绍操作系统中的文件管理原理。
一、什么是文件管理系统文件管理系统是操作系统的一个子系统，它主要负责计算机中文件的创建、修改、删除等操作，同时也负责文件的存储、检索和安全控制等方面的工作。
文件管理系统的主要任务是对计算机存储设备中的数据进行组织和管理，使得用户能够方便地访问和使用计算机中的文件。
二、文件系统的组成文件系统是指一组相互协作的程序和数据结构，用于管理计算机中的文件和目录。
文件系统的主要组成部分包括：1. 文件控制块（File Control Block，FCB）：它是文件管理系统中最为重要的数据结构之一，每个文件在计算机中都拥有一个唯一的FCB。
FCB中存储了文件相关的基本信息，比如文件名、文件类型、存储位置等。
通过FCB，文件管理系统能够快速地找到指定文件。
2. 目录：目录是文件管理系统中用于组织文件的重要手段，它将文件按照一定的逻辑关系进行分类，并提供了相应的操作接口，方便用户对文件进行访问。
目录的主要作用是提供文件的存储和检索服务。
3. 文件分配表（File Allocation Table，FAT）：在计算机存储设备中，每个文件都由若干个簇（Cluster）组成，文件分配表记录了每个簇的使用情况，以及每个簇所属的文件。
三、文件的存储方式在计算机存储设备中，文件可以采用直接存储方式或链接存储方式进行存储。
1. 直接存储方式直接存储方式是指将文件直接存放在磁盘的一连串位置上，每个文件独占一段空间，这个空间称为连续空间（Contiguous Space）。
直接存储方式的优点是文件读取速度快，但缺点是文件大小无法改变，容易出现外部碎片，使得文件读写效率变低。
操作系统精髓与设计原理-第11章-IO管理和磁盘调度-第12章-文件管理
第十一章 I/O管理和磁盘调度复习题11.1列出并简单定义执行I/O的三种技术。
·可编程I/O：处理器代表进程给I/O模块发送给一个I/O命令，该进程进入忙等待，等待操作的完成，然后才可以继续执行。
·中断驱动I/O：处理器代表进程向I/O模块发送一个I/O命令，然后继续执行后续指令，当I/O模块完成工作后，处理器被该模块中断。
如果该进程不需要等待I/O完成，则后续指令可以仍是该进程中的指令，否则，该进程在这个中断上被挂起，处理器执行其他工作。
·直接存储器访问（DMA）：一个DMA模块控制主存和I/O模块之间的数据交换。
为传送一块数据，处理器给DMA模块发送请求，只有当整个数据块传送完成后，处理器才被中断。
11.2逻辑I/O和设备I/O有什么区别？·逻辑I/O：逻辑I/O模块把设备当作一个逻辑资源来处理，它并不关心实际控制设备的细节。
逻辑I/O模块代表用户进程管理的一般I/O功能，允许它们根据设备标识符以及诸如打开、关闭、读、写之类的简单命令与设备打交道。
·设备I/O：请求的操作和数据（缓冲的数据、记录等）被转换成适当的I/O指令序列、通道命令和控制器命令。
可以使用缓冲技术，以提高使用率。
11.3面向块的设备和面向流的设备有什么区别？请举例说明。
面向块的设备将信息保存在块中，块的大小通常是固定的，传输过程中一次传送一块。
通常可以通过块号访问数据。
磁盘和磁带都是面向块的设备。
面向流的设备以字节流的方式输入输出数据，其末使用块结构。
终端、打印机通信端口、鼠标和其他指示设备以及大多数非辅存的其他设备，都属于面向流的设备。
11.4为什么希望用双缓冲区而不是单缓冲区来提高I/O的性能？双缓冲允许两个操作并行处理，而不是依次处理。
典型的，在一个进程往一个缓冲区中传送数据（从这个缓冲区中取数据）的同时，操作系统正在清空（或者填充）另一个缓冲区。
11.5在磁盘读或写时有哪些延迟因素？寻道时间，旋转延迟，传送时间11.6简单定义图11.7中描述的磁盘调度策略。
操作系统精髓与设计原理第五版习题与答案
第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
主存储器，存储数据和程序；算术逻辑单元，能处理二进制数据；控制单元，解读存储器中的指令并且使他们得到执行；输入/输出设备，由控制单元管理。
1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。
用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。
1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。
处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。
数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制：某些指令可以改变执行顺序。
1.4 什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。
1.5 多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6 存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。
1.7 什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。
1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
可编程I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令（用以执行这个指令）；在进一步的动作之前，处理器处于繁忙的等待中，直到该操作已经完成。
中断驱动I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令，并继续执行后续指令，直到后者完成，它将被I/O 模块中断。
操作系统 第12章 文件管理
34
12.9 UNIX文件管理
UNIX区分六种类型的文件
普通文件 目录文件 特殊文件 命名管道 链接文件 符号链接
35
12.9.1 索引节点
目录文件的内容
文件名 14B i-node # 2B
磁盘上的i-node表
i-node # 文件属性
…… mytest.c
位表 链接空闲区 索引 空闲块列表 一组在辅助存储上可寻址的扇区的集合，操作系统或 应用程序用卷来进行数据存储。一个卷中的扇区在物 理存储设备上不需要是连续的，只需要对操作系统或 应用程序来讲是连续的。一个卷可能是更小的卷合并 或组合后的结果。
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卷
12.8 文件系统安全
访问矩阵
引导块 超级块 索引节点表 数据块
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12.9.5 -12.9.6 UNIX文件访问控制
三种访问模式：read、write、execute 三类用户： R W X a) owner access 7 1 1 1 （文件主） b) group access 6 1 1 0 （同组用户） c) public access 5 1 0 1 （其他用户）
……
…… 56
……
56
存取权限，大小，文件 主，建立/修改日期， 磁盘地址 等
……
……
64B
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思考：UNIX使用i-node的好处是什么？
因为按文件名检索目录文件时，只用到了文件名。当找到
该文件名时，才需要它的其它描述信息。所以在把存放该 目录文件的盘块从外存调入内存进行比较时，应使一个盘 块中包含尽量多的文件名，以减少启动磁盘次数， 加快按 名存取的速度。所以引入索引节点。 例：设物理块大小为512B，某目录下有128个文件。 原来的FCB占64B，则每物理块能容纳 512/64=8 个FCB，则 该目录文件需占 128/8 = 16 块，查找一个文件的平均访盘 次数为：（1+16）/ 2 = 8.5 次。 采用i-node后：文件名部分有16B，i-node部分有64B，每物 理块能容纳 512/16=32个文件名部分或 512/64=8个i-node， 则该目录的文件名部分需占 128/32 =4 块，i-node部分需 占 128/8=16 块。查找一个文件的平均访盘次数为： （1+4）/ 2 + 1 = 3.5 次。
计算机操作系统原理-文件管理PPT99页
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 陈鹤琴
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
计算机操作系统原理-文件管理PPT课件
信息项：是构成文件内容的基本单位，可以是一个字符， 也可以是一个记录。
2021/3/9
授课：XXX
2
文件的组成部分
文件体：文件本身的信息
sort.c
2021/3/9
文件说明：文件存储和管理信息
• 文件名称 • 文件内部标识符 • 文件类型 •文件存储位置 •文件大小 • 访问权限 • 时间、日期、用户标识 ……
1）顺序文件：早期文件系统使用，现今仅在磁盘文件对换
区的使用上还能看到其影子。
2）链接文件：分为隐式链接和显式链接两类。FAT12、
FAT16、FAT32文件系统使用的就是显式链接方式；
3）索引文件：ext2、ext3、ext4等UNIX文件系统采用该
方式。
2021/3/9
授课：XXX
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1）顺序文件（连续分配）
符合ISO9660标准的支持CD-ROM的文件系统。
xfs、gfs、ReiserFS、bwfs……
授课：XXX
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二、文件的结构
文件的结构指文件中信息的配置和构造方式，有逻辑 结构和物理结构之分。
Ø 逻辑结构：是从用户观点出发所观察到的文件组织形式，
是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文件的物
逻辑结构
记录式文件 流式文件
文件的后缀
物理结构
exe, com, bin:可执行文件
连续文件
c, cc, cpp, java, pas:程序源代码 bat, sh: 命令文件 txt, doc: 文本数据，文本文档
链接文件 索引文件
lib, dll: 库文件
zip, rar: 压缩文件
mpeg, mov, rm: 多媒体文件
操作系统——文件管理
操作系统——文件管理在我们日常使用电脑或其他电子设备时，文件管理是一项至关重要却常常被忽视的功能。
它就像是一个幕后的管家，默默地为我们整理、存储和检索各种文件，让我们在需要的时候能够轻松找到所需的信息。
想象一下，如果没有有效的文件管理，我们的电脑桌面可能会堆满各种文件，混乱不堪，寻找一个特定的文档可能会像大海捞针一样困难。
所以，了解文件管理的工作原理和重要性对于我们更好地利用电子设备是非常有帮助的。
那么，什么是文件管理呢？简单来说，文件管理就是操作系统中负责对文件进行存储、组织、检索、命名、共享和保护的一组功能和机制。
文件在操作系统中是如何被存储的呢？这就涉及到存储介质的概念。
常见的存储介质包括硬盘、固态硬盘、U盘、存储卡等。
当我们创建一个文件并保存时，操作系统会在这些存储介质上为其分配一定的存储空间。
这个存储空间的大小取决于文件的大小和类型。
为了方便识别和管理文件，操作系统为每个文件赋予了一个唯一的标识符，通常称为文件名。
文件名不仅要唯一，还应该具有一定的描述性，以便我们能够通过文件名大致了解文件的内容。
例如，“2023 年工作总结docx”这个文件名就能够让我们清楚地知道这是一份关于2023 年工作的总结文档。
文件管理系统还会对文件进行分类和组织。
常见的组织方式有文件夹结构。
我们可以根据文件的类型、用途、时间等因素创建不同的文件夹，并将相关的文件放入其中。
比如，我们可以创建“工作”“学习”“娱乐”等文件夹，然后在“工作”文件夹下再细分出“项目文档”“会议记录”等子文件夹。
这样的分类方式可以让我们更加清晰地了解文件的归属和用途。
文件的检索也是文件管理的重要功能之一。
当我们需要查找一个文件时，操作系统提供了多种检索方式，比如通过文件名搜索、文件内容搜索、按照修改时间搜索等。
这些搜索功能可以帮助我们快速找到所需的文件，节省大量的时间。
文件的共享也是我们经常会用到的功能。
在一个团队或家庭中，我们可能需要共享一些文件给其他人。
操作系统Lecture12-OS原理_文件管理
文件的打开与关闭 open系统调用处理过程 检查参数，获得文件名（路径名）； 按名查找文件目录结构，找到文件的FCB； 将 FCB 拷贝入内存，存入“内存活跃文件目 录表”中； 建立一张本次打开的“文件读写状态信息表 ”，将当前访问指针指向文件首； 将文件读写状态信息表的地址存于进程 PCB 中的资源描述区中“打开文件表”中，返回 其索引号fd 作为本次调用的返回值 。
系统空间
VFS
函数sys_read() sys_write() sys_open()等 通过file结构 中的f_op指 针指向具体 实现
minix
Ext2 …
FAT
…
设备文件 …
36
37
VFS在一个简单文件复制操作中的作 用
假设用户输入以下shell命令
$ cp /floppy/TEST /tmp/test
•
• 1.2文件的访问方式
•
•
顺序访问 程序依次访问文件的数据，操作系统 自动记录文件访问的当前位置。 直接（随机）访问 程序读/写时直接给出要访问数据的逻 辑位置（如第几个字节或第几个记录 ）及长度，由OS将逻辑位置转换成物 理位置并访问之。
1.3
文件的物理存储
• 文件存储器的物理特性 • 磁带 顺序访问设备→要求文件顺序存放于带上。 • 磁盘 直接（随机）访问设备→文件可顺序、链接 式或随机（通过类似页表的索引结构访问） 存放于设备上。 • 将文件存储器分块 • 对直接访问设备等分成物理块，利于文件不 连续存放和空间利用。
$ ln -s p1 p2 p2指明新建立的软连接的路径名。
软链接（symbolic link）
操作系统的文件管理与存储优化技巧
操作系统的文件管理与存储优化技巧操作系统是计算机硬件和应用软件之间的关键接口，负责管理计算机资源以及提供用户与计算机交互的环境。
在操作系统中，文件管理和存储优化是其中一个重要方面。
本文将探讨操作系统中文件管理的基本原理和存储优化的技巧，并提供一些实用的建议。
一、文件管理的基本原理文件是操作系统中的重要资源，它们用于存储和组织数据，供应用程序读写和处理。
文件管理的基本原理包括文件的命名、组织和保护。
1. 文件命名文件命名是指为每个文件赋予一个唯一的标识符，以方便用户和系统进行文件的访问。
在选择文件名时，应遵循一些基本原则，如简洁明了、不重复、容易理解等。
此外，还应注意文件名的长度限制，以便在不同系统和应用程序中兼容。
2. 文件组织文件组织是指将文件以某种方式组织起来，以便用户能够方便地浏览和访问它们。
常见的文件组织方式包括层次结构、索引结构和无组织结构。
- 层次结构：使用目录层次结构将文件组织起来，形成树状结构。
这种方式可以方便地管理文件，但在大规模文件系统中可能导致性能问题。
- 索引结构：通过使用索引表，将文件的相关信息集中存储，以加快文件的查找和访问速度。
索引结构适用于大规模文件系统和文件共享环境。
- 无组织结构：不对文件进行明确组织，只通过唯一的文件名来访问文件。
这种方式适用于小型系统或用户个人电脑中的文件管理。
3. 文件保护文件保护是指保证文件的完整性和安全性，防止未经授权的访问和修改。
通过使用访问权限、加密算法和安全策略等手段，可以有效地保护文件免受恶意攻击和误操作。
二、存储优化技巧在操作系统中，存储优化是提高存储性能和资源利用率的重要环节。
下面将介绍一些实用的存储优化技巧。
1. 空间管理合理管理存储空间是保证系统性能和资源利用率的关键。
可以采用以下几种措施来优化存储空间：- 压缩文件：对不常用的文件或文件组进行压缩，以减少存储空间的占用。
- 删除冗余文件：定期清理不再使用的文件和临时文件，以释放存储空间。
给学生-第7版勘误(操作系统,精髓与设计原理)
4>. P249：第 1 段第 3 行，“告诉缓存”应为“TLB”。（原文此处的“高速缓存”是一种比 喻，真实意思是指“TLB”）
5>. P260：图 8.18 中，页 95、页 96、页 45、页 121 的访问和修改操作，应为“最近被访问， 未被修改”。
第 9 章：单处理器调度 1>. P286：图 9.5 中，“最短剩余事件”应为“最短进程优先”；“最短进程优先”应为“最短
第 6 章： 1>. P185~186：“例如，假设 P 不同时需要两个资源，则两个进程有下面的形式：”下方所描
述的的进程 P 的过程应为：“获得 A；释放 A；获得 B；释放 B；”。
第 7 章： 1>. P231：“进行地址转换需要以下步骤”的第 3 步中，应为“……，如果偏移量大于等于该
段的长度，则这个地址无效。”。 （例：段长 600，则有效偏移量为 0～599。600 即为无效偏移量）
本文所列勘误是《操作系统－精髓与设计原理(第七版)》(2012 年 9 月第 1 次印刷)与英文原版教 材对照得到的译文错误或笔误。
第 1 章： 1>. P9：图 1.3 标题应译为：一台假想机器的特征。 2>. P10：倒数第 4 行：硬盘的速度应是 7200 转/分钟。 3>. P13：图 1.8 的(b)标题应为“有中断”。 4>. P13：图 1.9 的(b)标题应为“有中断”。 5>. P16：第 2 段第 1 行：第一种方法应为“禁止中断”，而不是“禁止再发生中断”。 6>. P28：习题 1.9，第 2 行，“CPU每秒最多可执行 106 条指令”应为“CPU每秒最多可执行
106条指令”
第 2 章： 1>. P40：2.2.3 节，第 1 段第 3 行，应为“平均每微秒处理 100 指令”。 2>. P51：第 6 段第 1 行：“对称多处理器是一个术语”，应为“对称多处理是一个术语”。 3>. P53：图 2.13 的标题应为“虚拟机的概念”。
操作系统精髓与设计原理
操作系统精髓与设计原理操作系统是计算机系统中最核心的软件之一，它承担着管理和控制计算机硬件资源的重要任务。
操作系统的设计原理直接影响着计算机系统的性能、稳定性和安全性。
本文将从操作系统的精髓和设计原理两个方面进行探讨，希望能够为读者提供一些深入的理解和启发。
首先，我们来谈谈操作系统的精髓。
操作系统的核心功能包括进程管理、内存管理、文件系统、设备管理和用户接口等。
其中，进程管理是操作系统的基础，它负责对进程的创建、调度、同步和通信进行管理，保证系统资源的有效利用和进程的正常运行。
内存管理则关乎着系统的性能和稳定性，它需要对内存空间进行分配、回收和保护，避免出现内存泄漏和内存溢出的情况。
文件系统则是操作系统与外部存储设备进行交互的接口，它需要对文件进行管理、存储和检索，保证数据的安全和完整性。
设备管理负责对计算机的硬件设备进行管理和控制，包括输入输出设备、网络设备等，它需要提供统一的接口和管理机制，使得应用程序能够方便地与硬件设备进行交互。
用户接口则是操作系统与用户进行交互的方式，它需要提供友好、直观的界面，使得用户能够方便地使用计算机系统。
其次，我们来探讨操作系统的设计原理。
操作系统的设计原理包括了并发、共享、虚拟和异步等几个重要概念。
并发是指系统中存在多个独立的活动，并且这些活动可能同时进行，操作系统需要提供合适的机制来管理这些并发活动，保证它们能够正确、有效地运行。
共享是指系统中的资源可以被多个活动共同使用，操作系统需要提供合适的机制来保证资源的公平分配和合理利用。
虚拟是指操作系统需要对硬件资源进行抽象和虚拟化，使得应用程序能够独立于硬件进行开发和运行。
异步是指系统中的活动是相互独立、不可预测的，操作系统需要提供合适的机制来处理这种不确定性，保证系统的可靠性和稳定性。
在操作系统的设计中，需要考虑到这些原理，并且合理地应用它们，以满足系统的性能、稳定性和安全性要求。
同时，操作系统的设计也需要考虑到实际的应用场景和需求，保证系统能够满足用户的实际需求。
(完整版)操作系统精髓与设计原理课后答案
操作系统精髓与设计原理课后答案第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
主存储器，存储数据和程序；算术逻辑单元，能处理二进制数据；控制单元，解读存储器中的指令并且使他们得到执行；输入/输出设备，由控制单元管理。
1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。
用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。
1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。
处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。
数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制：某些指令可以改变执行顺序。
1.4 什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。
1.5 多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6 内存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。
1.7 什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。
1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
可编程I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令（用以执行这个指令）；在进一步的动作之前，处理器处于繁忙的等待中，直到该操作已经完成。
中断驱动I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令，并继续执行后续指令，直到后者完成，它将被I/O模块中断。
操作系统和文件管理PPT课件
文件格式多样化
随着各种应用软件的不断发展，文件格式越来越 多样化，给文件的兼容性和互操作性带来了挑战 。解决方案包括制定统一的文件格式标准、开发 通用的文件格式转换工具等。
跨平台整合难度
不同操作系统和设备之间的差异给跨平台整合带 来了难度。解决方案包括采用跨平台开发框架、 制定统一的接口标准、提供云服务支持等。
虚拟文件系统
实现虚拟文件系统层，屏蔽底层硬件设备的差异，提高文件系统的可 移植性和兼容性。
文件系统的性能优化
01
缓存技术
利用内存作为磁盘缓存，减少磁 盘I/O次数，提高文件访问速度。
03
并行处理技术
利用多核CPU和分布式存储技术 ，实现文件系统的并行处理，提 高数据处理能力和系统吞吐量。
02
索引技术
文件管理的挑战与解决方案
数据量爆炸式增长
随着大数据时代的到来，数据量呈现爆炸式增长 ，给文件管理带来了巨大的挑战。解决方案包括 采用分布式存储技术、数据压缩技术等，提高存 储效率和管理性能。
数据安全问题
网络安全问题日益严重，数据泄露、篡改等安全 问题对文件管理构成了严重威胁。解决方案包括 加强数据加密技术、完善访问控制机制、定期备 份数据等。
文件的操作与保护
文件操作
文件操作包括创建、打开、读写、关闭和删除等。这些操作是用户与文件系统交 互的基本方式。
文件保护
文件保护是防止未经授权的用户访问或修改文件的过程。常见的文件保护措施包 括访问控制列表（ACL）、加密和备份等。这些措施可以确保文件的安全性和完 整性。
03
操作系统中的文件管理
文件目录的管理
操作系统通过设备管理，管理存储设 备如硬盘、U盘等，确保文件数据的 可靠存储和访问。
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第12章文件管理复习题：12.1、域和记录有什么不同？答：域（field）是基本数据单位。
一个域包含一个值。
记录（record）是一组相关的域的集合，它可以看做是应用程序的一个单元。
12.2、文件和数据库有什么不同？答：文件（file）是一组相似记录的集合，它被用户和应用程序看做是一个实体，并可以通过名字访问。
数据库（database）是一组相关的数据集合，它的本质特征是数据元素间存在着明确的关系，并且可供不同的应用程序使用。
12.3、什么是文件管理系统？答：文件管理系统是一组系统软件，为使用文件的用户和应用程序提供服务。
12.4、选择文件组织时的重要原则是什么？答：访问快速，易于修改，节约存储空间，维护简单，可靠性。
12.5、列出并简单定义五种文件组织。
答：堆是最简单的文件组织形式。
数据按它们到达的顺序被采集，每个记录由一串数据组成。
顺序文件是最常用的文件组织形式。
在这类文件中，每个记录都使用一种固定的格式。
所有记录都具有相同的长度，并且由相同数目、长度固定的域按特定的顺序组成。
由于每个域的长度和位置已知，因此只需要保存各个域的值，每个域的域名和长度是该文件结构的属性。
索引顺序文件保留了顺序文件的关键特征：记录按照关键域的顺序组织起来。
但它还增加了两个特征：用于支持随机访问的文件索引和溢出文件。
索引提供了快速接近目标记录的查找能力。
溢出文件类似于顺序文件中使用的日志文件，但是溢出文件中的记录可以根据它前面记录的指针进行定位。
索引文件：只能通过索引来访问记录。
其结果是对记录的放置位置不再有限制，只要至少有一个索引的指针指向这条记录即可。
此外，还可以使用长度可变的记录。
直接文件或散列文件：直接文件使用基于关键字的散列。
12.6、为什么在索引顺序文件中查找一个记录的平均搜索时间小于在顺序文件中的平均搜索时间？答：在顺序文件中，查找一个记录是按顺序检测每一个记录直到有一个包含符合条件的关键域值的记录被找到。
索引顺序文件提供一个执行最小穷举搜索的索引结构。
12.7、对目录执行的典型操作有哪些？答：搜索，创建文件，删除文件，显示目录，修改目录。
12.8、路径名和工作目录有什么关系？答：路径名是由一系列从根目录或主目录向下到各个分支，最后直到该文件的路径中的目录名和最后到达的文件名组成。
工作目录是一个这样的目录，它是含有用户正在使用的当前目录的树形结构。
12.9、可以授予或拒绝的某个特定用户对某个特定文件的访问权限通常有哪些？答：无（none），知道（knowledge），执行（execution），读(reading)，追加（appending），更新（updating），改变保护（changing protection），删除（deletion）。
12.10、列出并简单定义三种组块方式。
答：固定组块（fixed blocking）：使用固定长度的记录，并且若干条完整的记录被保存在一个块中。
在每个块的末尾可能会有一些未使用的空间，称为内部碎片。
可变长度跨越式组块（variable-length spanned blocking）：使用长度可变的记录，并且紧缩到块中，使得块中没有未使用空间。
因此，某些记录可能会跨越两个块，通过一个指向后继块的指针连接。
可变长度非跨越式组块（variable-length unspanned blocking）：使用可变长度的记录，但并不采用跨越的方式。
如果下一条记录比块中剩余的未使用空间大，则无法使用这一部分，因此在大多数块中都会有未使用的空间。
12.11、列出并简单定义三种文件分配方法。
答：连续分配是指在创建文件时，给文件分配一组连续的块。
链式分配基于单个的块，链中的每一块都包含指向下一块的指针。
索引分配：每个文件在文件分配表中有一个一级索引，分配给该文件的每个分区在索引中都有一个表项。
习题：12.1、定义：B=块大小R=记录大小P=块指针大小F=组块因子，即一个块中期望的记录数。
对图12.6中描述的三种组块方法分别给出关于F的公式。
答案：固定组块：最大整数当一个可变长度记录被保存到组块中的时候，组块中会增加一个标记着记录边界的数据，用来标识记录。
当跨越式记录桥联块边界的时候，需要用到一些关联着后继组块的结构。
一种可能情况是在每个记录前加一个长度标识。
另一种可能情况是在两个记录之间加一个特殊的区分标识。
因此，我们假设每一个记录需要一个标识，并且标识大小约等于块指针大小。
对于跨越式组块，指向它下一个组块的大小为P的块指针被包含在每一个组块中，所以跨越式记录可以很容易地被重定位。
由此可知：可变组块跨越式：由于不采用跨越的方式，可变长度非跨越式组块会导致平均R/2的空间浪费，但不需要指向后继组块的指针：12.2、一种避免预分配中的浪费和缺乏邻近性问题的方案是，分配区的大小随着文件的增长而增加。
例如，开始时，分区的大小为一块，在以后每次分配时，分区的大小翻倍。
考虑一个有n条记录的文件，组块因子为F，假设一个简单的一级索引用做一个文件分配表。
a.给出文件分配表中入口数的上限（用关于F和n的函数表示）。
b.在任何时候，已分配的文件空间中，未被使用的空间的最大量是多少？答案：a.b.未被使用的空间总是小于已分配文件空间。
12.3、当数据a.很少修改并且以随机顺序频繁地访问时，b.频繁地修改并且相对频繁地访问文件整体时，c.频繁地修改并以随机顺序频繁地访问时，从访问速度、存储空间的使用和易于更新（添加／删除／修改）这几方面考虑，为了达到最大效率，你将选择哪种文件组织？答案：a.索引文件b.索引顺序文件c.索引文件或散列文件12.4、目录可以当做一种只能通过受限方式访问的“特殊文件”实现，也可以当做普通文件实现。
这两种方式分别有哪些优点和缺点？答案：很明显地，如果操作系统把目录当做一种通过受限方式访问的“特殊文件”实现，安全性更容易被加强。
把目录当做一种通过受限方式访问的普通文件实现使得操作系统更统一地管理对象，更容易地创建和管理用户目录。
12.5、一些操作系统具有一个树结构的文件系统，但是把树的深度限制到某个比较小的级数上。
这种限制对用户有什么影响？它是如何简化文件系统的设计的（如果能简化）？答案：这是一个少见的专题。
如果操作系统构造一个文件系统以便子目录被允许包含在一个主目录底下，那么就很少或没有额外的逻辑被要求允许包含任意深度的子目录。
限制子目录树的深度造成对用户组织文件空间不必要地限制。
12.6、考虑一个层次文件系统，空闲的磁盘空间保留在一个空闲空间表中。
a.假设指向空闲空间的指针丢失了。
该系统可以重构空闲空间表吗？b.给出一种方案，确保即使出现了一次存储失败，指针也不会丢失。
答案：a.可以重构。
使用的方法与许多LISP的垃圾收集系统用的方法非常相似。
首先，我们将建立一种数据结构，代表磁盘的每一块，并且这个磁盘支持一种文件系统。
在这里某种映射是比较合适的。
然后，我们从这个文件系统的根目录开始，通过文件系统的递归下降寻找，我们标记每一块已被文件使用的磁盘块。
当完成的时候，我们将为没有被使用的磁盘块建立一个空闲列表。
这实质上就是UNIX命令fsck的功能。
b.在磁盘上一个或多个地方备份空闲空间列表指针。
无论何时列表的开端发生变化，备份指针也同样更新。
这样将会保证即使发生了存储器或者磁盘块错误，你也总是能找到一个有效的指针值。
12.7、考虑由一个索引节点所表示的UNIX文件的组织（见图12.13）.假设有12个直接块指针，在每个索引节点中有一个一级、二级和三级间接指针。
此外，假设系统块大小和磁盘扇面大小都是8K。
如果磁盘块指针是32位，其中8位用于标识物理磁盘，24位用于标识物理块，那么a.该系统支持的最大文件大小是多少？b.该系统支持的最大文件系统分区是多少？c.假设主存中除了文件索引节点外没有其他息，访问在位置12，423，956中的字节需要多少次磁盘访问？答案：a.找出每一个块中根据指针大小来划分块大小的磁盘块指针的数目：8K/4 = 2K pointers per blockI-Node所支持的最大文件大小是：12 + 2K + (2K×2K) + (2K×2K×2K)直接寻址一级间接寻址二级间接寻址三级间接寻址12 + 2K + 4M + 8G blocks将以上数据乘以块大小（8K），得到：96KB+16MB+32GB+64TB这就是该系统支持的最大文件大小。
b.每一个分区中都有24位用于识别物理块，由此可知：224×8K = 16M×8K = 128GBc.由问题（a）中所得的信息可知，直接块只覆盖了第一个96KB区域，而一级间接块覆盖了接下来的16MB区域。
被请求文件的位置是13MB而其偏移很明显地随机落在了一级间接块中。
因此会有2次磁盘存储访问。
一次是为了一级间接块，一次是为了包含被请求数据的块。