计算机操作系统教程--核心与设计原理习题9答案

习题9参考答案

习题 9

9.1什么是文件？什么是文件系统？文件系统有哪些功能？

答：文件是具有文件名的一组相关信息的集合。文件系统是指操作系统中与管理文件有关的软件和数据的集合。文件系统的主要功能：

(1)实现按文件名存取文件信息。

(2)为用户提供统一的和友好的接口。

(3)实施对文件和文件目录的管理。

(4)文件存储器空间的分配和回收。

(5)提供有关文件的共享和保护。

9.2从用户观点看，UNIX或LINUX操作系统将文件分为哪几类？

答：分为如下三类：

普通文件:是指系统中最一般组织格式的文件，一般是字符流组成的无结构文件

目录文件:是由文件的目录信息构成的特殊文件，操作系统将目录也做成文件，便于统一管理

特殊文件:在UNIX或Linux操作系统中，所有的输入输出外部设备都被看作特殊文件便于统一管理

9.3举例说明何种文件长度是固定不变的，何种文件长度是动态变化的。

答：某些系统可执行程序，如shell、vi的长度通常是固定不变的；而用户正在编辑的文本文件或源代码文件的长度通常是动态变化的。

9.4试说明文件系统中对文件操作的系统调用有哪几个？其功能是什么？

答：文件系统中对文件操作的系统调用及功能有：

文件创建Create

文件打开Open

读文件Read

写文件Write

关闭文件Close

删除文件delete

9.5什么是逻辑文件？什么是物理文件？

答：从用户观点看逻辑文件是用户所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及结构，它独立于物理设备，又称文件组织。

物理文件是与存储介质性能有关的，在外存上存储的组织形式。

9.6逻辑文件包括哪两种类型？

答：无结构文件（流式文件）和有结构文件（记录式文件）。

9.7按文件的物理结构，可将文件分为哪几类？

答：按文件的物理结构，可将文件分为三类：顺序文件、链接文件、索引文件

9.8在MS—DOS中有两个文件A和B，A占用11、12、16和14四个盘块；B占用13、

18和20三个盘块。试画出在文件A和B中各盘块间的链接情况及FAT的情况。

答：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

9.9什么是索引文件?为什么要引入多级索引?

答：索引结构将一个逻辑文件的信息存放于外存的若干个物理块中，并为每个文件建立一个索引表，索引表中的每个表目存放文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号，以索引结构存放的文件称为索引文件。

当OS为一个大文件分配磁盘空间时，如果所分配出去的盘块的盘块号已经装满一个索引块时，OS便为该文件分配另一个索引块，用于将以后继续为之分配的盘块号记录于其中。依此类推，再通过链指针将各索引块按序链接起来。显然，当文件太大，其索引块太多时，这种方法是低效的。此时，应为这些索引块再建立一级索引，称为第一级索引，即系统再分配一个索引块，作为第一级索引的索引块，将第一块、第二块、……等索引块的盘块号，填入到此索引表中，这样便形成了两级索引分配方式。如果文件非常大时，还可用三级、四级等多级索引分配方式。

9.10试说明UNⅨ系统中所采用的混合索引分配方式。

答：UNIX系统中采用混合索引分配方式，是指将多种索引分配方式相结合而形成的一种分配方式。系统既采用了直接地址，又采用了一级索引分配方式，两级索引分配方式，三级索引分配方式。在UNIX System V的索引结点中，共设有13个地址项，即iaddr(0)-iaddr(12)。

(1)直接地址。用iaddr(0)~iaddr(9)存放直接地址。

(2)一次间接地址。地址项iaddr(10)提供一次间接地址。

(3)多次间接地址。用地址项iaddr(11)提供二次间接地址，地址项iaddr(12)作为三次间接地址。

9.11对文件的存取有哪几种基本方法？

答：顺序存取、直接存取、按键存取。

9.12什么是文件目录？文件目录中一般包含哪些内容？

答：文件目录是文件系统中主要数据结构之一,文件存储后通过用户文件逻辑结构的索引链接找到对应的物理结构。

一级文件目录包含：文件名、记录长度、记录数、起始块号、其他

二级文件目录包含：主目录和用户目录。主目录包含用户名、UFD大小、UFD物理位置。用户目录包含文件名、属性、文件物理位置。

多级目录：目录做成文件，目录数据结构等价于一个具有命名边的有向图。

9.13对目录管理的主要要求是什么?

答：(1)实现“按名存取”。

(2)提高检索速度。

(3)允许文件同名。

(4)允许文件共享。

9.14文件控制块中把文件名与文件描述信息分开有什么好处？此时目录项中包含那些

成分？

答：目录项只包含：文件名，索引结点编号

将文件的FCB划分为次部和主部两部分具有如下两个主要的优点:

(1)提高查找速度：查找文件时，需用欲查找的文件名与文件目录中的文件名字相比较。由于文件目录是存于外存的，比较时需要将其以块为单位读入内存。由于一个FCB 包括许多信息，一个外存块中所能保存的FCB个数较少，这样查找速度较慢。将FCB分为两部分之后，文件目录中仅保存FCB的次部，一个外存块中可容纳较多的FCB，从而大大地提高了文件的检索速度。

(2)实现文件连接：所谓连接就是给文件起多个名字，这些名字都是路径名，可为不同的用户所使用。次部仅包括一个文件名字和一个标识文件主部的文件号，主部则包括除文件名字之外的所有信息和一个标识该主部与多少个次部相对应的连接计数。当连接计数的值为0时，表示一个空闲未用的FCB主部。

9.15目前广泛采用的目录结构形式是哪种?它有什么优点?

答：多级目录结构，优点：

(1)允许文件重名。

(2)文件查找速度快。

(3)便于实现文件共享。

9.16在Hash检索法中，如何解决“冲突”问题?

答：(1)在利用Hash法索引查找目录时，如果目录表中相应的目录项是空的，则表示系统中并无指定文件。

(2)如果目录项中的文件名与指定文件名相匹配，则表示该目录项正是所要寻找的文件所对应的目录项，故而可从中找到该文件所在的物理地址。

(3)如果在目录表的相应目录项中的文件名与指定文件名并不匹配，则表示发生了“冲突”，此时须将其Hash值再加上一个常数(该常数应与目录的长度值互质)，形成新的索引值，再返回到第一步重新开始查找。

9.17文件的存储空间的管理方法有哪几种？

答：空闲表法、空闲链表法、位示图法，成组链表法。

9.18在UNIX操作系统中，是如何对空闲盘块进行分配和回收的？

答：在UNIX操作系统中，文件系统中的空闲盘块引表用栈方式管理空闲盘块。当块数大于50时，以50块为一组组成若干单向空闲块栈，进行链接。引表对链中最后一组以栈的方式掌管，分配相当于出栈，回收相当于压栈。当该组分配完毕，引表指向上一组，以同样方式掌管。

9.19设某系统磁盘共有500块，块号从0－499，若用位示图法管理这500块的盘空间，

当字长为32位时，问:

（1） 位示图需要多少个字？

（2） 第i字第j位对应的块号是多少？

答：（1）500/32=16字

（2）由于每个字可以表示32个磁盘块的状态，因此对应块号是：32×i＋j。

9.20基于索引结点的文件共享方式有何优点？

答：由于原来的文件物理地址等信息是放在目录项中的，使得文件增加的部分不能被共享。