操作系统_第八章

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2. 逻辑结构和存取方法
B. 存取方法 ② 随机存取法 ✓根据记录的编号来存取文件的任意一个记录。 ✓根据存取命令自如地移动读写指针。
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2. 逻辑结构和存取方法
B. 存取方法 ③ 按关键字存取 文件的存取根据给定的关键字或记录名进行的。 做法:
搜索要进行存取的记录的逻辑位置; 将逻辑位置转换到相应的物理地址,然后进行存取。
✓ 适用性强,适用于所有文件。 ✓ 记录的排列顺序与记录的内容无关,有利于记录的追加和变更。 ✓ 对关键字搜索时,需要遍历全体文件,搜索性能差。
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2. 逻辑结构和存取方法
A. 逻辑结构 ② 多重结构 把记录按关键字和记录名排列成行列式的结构。 特点: 同一个关键字可以同时属于不同的记录。 对关键字搜索速度快。
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2. 逻辑结构和存取方法
A. 逻辑结构 ② 多重结构 优化空间:将行列式中0项去掉,改以多个队列存储。
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2. 逻辑结构和存取方法
A. 逻辑结构 ③ 转置结构 将每个关键字指向记录的指针保存在关键字的域中。 特点:适合于根据关键字的记录搜索。
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2. 逻辑结构和存取方法
A. 逻辑结构 ④ 顺序结构 把文件中的关键字按规定的顺序排列起来。 特点:适合按某种优先顺序来搜索或追加、删除记录。 例子:《人民日报》新闻按登载日期的时间先后顺序组成文件,如果想要搜索某一时期的 历史事件,只需要将时间范围缩小到那一时期即可。
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3. 物理结构和存储设备
A. 文件的物理结构 ✓文件的物理结构是指文件在存储设备上的存放方法。 ✓文件信息的逻辑地址到物理地址的变换是有文件的物理结构决定的。 ✓文件的存储设备通常划分为大小相等的若干物理块。 常用的文件物理结构包括:连续文件、串联文件和索引文件。
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3. 物理结构和存储设备
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3. 物理结构和存储设备
A. 文件的物理结构 ③ 索引文件 系统为每个文件建立一张索引表,表中记录逻辑块和物理块的对应。
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3. 物理结构和存储设备
A. 文件的物理结构 ③ 索引文件 当一个索引表大于一个物理块,如何存放?多重索引。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ. 物理结构和存储设备
A. 文件的物理结构 ③ 索引文件 索引结构的特点: ✓适合顺序存取也适合随机存取。 ✓增加了索引表增加了存储空间开销。 ✓每次读取文件需要访问磁盘两次。(可以将索引表放入内存)
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4. 文件存储空间管理
B. 空闲块链 ✓空闲块链把文件存储设备上的所有空闲块链接在一起。 ✓申请空间时,从链表头部摘取所需要的空闲块,然后调整头指针。 ✓释放空间时,新的空闲块插入链尾上。 ✓空闲块的链接方式:按空闲区大小顺序链接、按释放先后顺序链接和成组链接。
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4. 文件存储空间管理
B. 空闲块链 成组链接法 前两种方式在增加或移动空闲块时需要对空闲块链做较大的调整,系统开销大。 基本原理: 所有空闲块50块一组,组的划分从后向前,每组的第一块用来存放前一组的各块的块号和 总块数。
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1. 文件系统的概念
A. 文件系统的引入 文件系统需要完成的工作:
✓ 必须对磁盘等存储空间进行统一管理,包括分配和回收。 ✓ 为用户提供一个可见的文件逻辑结构,独立于物理设备,以实现按名存取。 ✓ 实现文件的物理结构:在存储设备上按照一定顺序存放,方便存放和加工信息。 ✓ 完成对文件信息的查找。 ✓ 完成对文件的共享和保护。
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2. 逻辑结构和存取方法
A. 逻辑结构 文件的逻辑结构是用户可见的结构。 逻辑结构设计的原则:
✓ 最少的变动 ✓ 最短的时间 ✓ 最小的体积 ✓ 最便捷的操作
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2. 逻辑结构和存取方法
A. 逻辑结构 字符流的无结构文件: 管理简单,查找困难。适合于对基本信息单位操作不多的文件。 记录式的有结构文件: 方便用户对记录进行修改、追加、查找和管理等操作。
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2. 逻辑结构和存取方法
A. 逻辑结构 记录:一个具有特定意义的信息单位 组成:记录在文件中的逻辑地址与记录名对应的一组关键字、属性和属性值。
常用的记录式结构文件:连续结构、多重结构、转置结构和顺序结构。
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2. 逻辑结构和存取方法
A. 逻辑结构 ① 连续结构 把记录按生成的先后顺序排列的结构。 特点:
物理0柱面0磁头1扇区,是逻辑0扇区
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4. 文件存储空间管理
✓文件的存储设备以大小相等的物理块为单位。 ✓文件存储空间的管理实质是空闲块的组织和管理问题。 ✓有3种不同的空闲块管理方法:空闲文件目录、空闲块链和位示图。
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4. 文件存储空间管理
A. 空闲文件目录 ✓文件存储设备中的空闲块的块号统一放在一个空闲文件目录的物理块中。 ✓每个表项存储一个空闲区,一个空闲区包括一个或多个空闲块。 ✓空闲文件目录管理的空闲区的申请和释放类似于内存空闲区的管理。
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1. 文件系统的概念
C. 文件的分类 按文件的性质和用途 ① 系统文件:由操作系统核心和系统程序、数据组成,用户只能通过系统调用执行它们。 ② 库文件:由各种标准子程序库组成,用户可以读取、执行,但不能修改。 ③ 用户文件:由用户的各种程序和数据库组成,只能由文件的所有者或者所有者授权的
用户使用。
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1. 文件系统的概念
C. 文件的分类 按文件的组织 ① 普通文件:组织格式为系统中规定的最一般格式的文件,例如字符流组成的文件。 ② 目录文件:由文件的目录信息构成的特殊文件,用于检索普通文件的。 ③ 特殊文件:输入输出设备,与设备管理程序紧密相连。
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1. 文件系统的概念
C. 文件的分类 按信息的流向: 输入文件、输出文件和输入输出文件。 按保护级别: 只读文件、读写文件、可执行文件和不保护文件。
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1. 文件系统的概念
A. 文件系统的引入 操作系统对计算机的管理: ✓硬件资源管理:CPU、存储器和设备的管理; ✓软件资源管理:系统程序、工具软件、库函数和用户程序与数据。
编辑程序、编译程序与链接程序等。
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1. 文件系统的概念
A. 文件系统的引入 目的:如何对软件资源(程序和数据)进行透明地快速存取? 透明:对文件的操作与文件的物理结构和存取介质无关。 对文件的操作只需要给定的一个代表程序和数据的名称->文件名
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3. 物理结构和存储设备
B. 文件存储设备
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3. 物理结构和存储设备
B. 文件存储设备 磁盘的数据定位: LBA(逻辑扇区号)=磁头数 × 每磁道扇区数 × 当前所在柱面号 + 每磁道扇区数 × 当前所 在磁头号 + 当前所在扇区号 – 1 例如:CHS=0/0/1,则根据公式LBA=255 × 63 × 0 + 63 × 0 + 1 – 1= 0
适用于复杂的文件系统(数据库管理系统)
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2. 逻辑结构和存取方法
B. 存取方法 ③ 按关键字存取 搜索的过程: 搜索算法:
✓ 线性搜索法 ✓ 散列法 ✓ 二分搜索法
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2. 逻辑结构和存取方法
B. 存取方法 ③ 按关键字存取 线性搜索法: 从头开始顺序查找 时间复杂度:O(N)
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2. 逻辑结构和存取方法
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3. 物理结构和存储设备
B. 文件存储设备 磁盘
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3. 物理结构和存储设备
B. 文件存储设备 磁盘的容量:磁头数 × 磁道(柱面)数 × 每道扇区数 × 每扇区字节数 ✓磁头(head)数:每个盘片一般有上下两面,分别对应1个磁头,共2个磁头; ✓磁道(track)数:磁道是从盘片外圈往内圈编号0磁道,1磁道...,靠近主轴的同心圆用 于停靠磁头,不存储数据; ✓柱面(cylinder)数:同磁道数量; ✓扇区(sector)数:每个磁道都别切分成很多扇形区域,每道的扇区数量相同; ✓圆盘(platter)数:就是盘片的数量。
A. 文件的物理结构 ② 串联文件 用非连续的物理块存放文件信息,每个物理块设有指向后继物理块的指针。
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3. 物理结构和存储设备
A. 文件的物理结构 ② 串联文件 特点: ✓建立文件时不需要指明长度,只需第一个块号。 ✓可以动态增长,增删、插入操作容易实现。 ✓搜索效率低,链表式搜索需要遍历整个链。
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3. 物理结构和存储设备
B. 文件存储设备 顺序存取存储设备——磁带 直接存取存储设备——磁盘 磁盘设备允许文件系统直接存取磁盘上的任意物理块。
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3. 物理结构和存储设备
B. 文件存储设备 磁盘 硬盘结构包括:盘片、磁头、盘片主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓 存等几个部份。所有的盘片(一般硬盘里有多个盘片,盘片之间平行)都固定在一个主轴 上。在每个盘片的存储面上都有一个磁头,磁头与盘片之间的距离很小(所以剧烈震动容 易损坏),磁头连在一个磁头控制器上,统一控制各个磁头的运动。磁头沿盘片的半径方 向动作,而盘片则按照指定方向高速旋转,这样磁头就可以到达盘片上的任意位置了。
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2. 逻辑结构和存取方法
B. 存取方法 ③ 按关键字存取 二分搜索法 典型的二分查找 时间复杂度:O(logN) 条件:已排序的对象序列。
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3. 物理结构和存储设备
✓文件的存取在搜索到目标记录的逻辑地址后要确定物理地址。 ✓逻辑地址到物理地址的映射和文件的物理结构紧密相连。 ✓文件系统的存取方法和逻辑结构也与物理存储介质有关。 文件的物理结构和文件的存储设备。
B. 存取方法 ③ 按关键字存取 散列法: 定义一个散列函数h(k),使得对于给定的关键字k,散列函数都能将k变换得到其逻辑地址。 散列冲突:对于k1!=k2, 有h(k1)=h(k2)=A。两个关键字的散列变换冲突。 时间复杂度:O(1)
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2. 逻辑结构和存取方法
B. 存取方法 ③ 按关键字存取 散列冲突的解决方法 开放地址法: 当h(k1)产生的值h1冲突,再计算一个值h2,如果h2冲突,再计算一个直到不冲突为止hi hi=(h(k1)+di)%t t为搜索长度 di=a*i或c*(i*i)或随机数。线性散列/平方散列/随机散列
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1. 文件系统的概念
B. 文件与文件系统的概念 文件: ✓一组赋名的相关联字符流集合。无结构的流式文件。(源程序和目标代码) ✓由相关联记录(一个有意义的信息单位)的集合。记录式文件。(数据库) 记录:N(N>1)个字节组成的具有特定意义的信息单位。
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1. 文件系统的概念
B. 文件与文件系统的概念 文件: 设备与文件的统一管理的问题:从字符流的角度出发,设备可以看成是特殊的文件。简化 了设备管理与文件系统的接口设计。 文件名问题:由英文字母、数字和其他字符组成。区分英文字母大小写。首字母建议用字 母,特殊字符建议用“_”替代。
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1. 文件系统的概念
B. 文件与文件系统的概念 文件系统: 操作系统中与管理文件有关的软件和数据。 功能: 为用户建立、撤销、读写、修改和复制文件,对文件按名存取,和存取控制。
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1. 文件系统的概念
B. 文件与文件系统的概念 文件系统的特点: ✓友好的用户接口,用户不必关心文件的物理位置。 ✓按文件名存取,用户不必关心文件的物理结构。 ✓某些文件可以被多个用户共享。 ✓文件系统的存储介质容量大,磁盘,光盘等。
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2. 逻辑结构和存取方法
B. 存取方法 文件的存取: 找到文件的内容所在的逻辑地址。 用途: 用户通过文件的存取来完成对文件的修改、追加和搜索等操作。 三种方式:顺序存取法、随机存取法和按关键字存取法。
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2. 逻辑结构和存取方法
B. 存取方法 ① 顺序存取法 按照文件的逻辑地址顺序存取。 ✓记录式文件:按记录的排列顺序来存取,当前记录Ri,下一次读取为相邻记录Ri+1。 ✓字符流文件:存取指针顺序增长变化,当前指向P,下一次读取指向P+len,len为当前读 取 字符串长度。
操作系统
第八章 文件系统
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第八章 文件系统
1. 文件系统的概念 2. 文件的逻辑结构与存取方法 3. 文件的物理结构与存储设备 4. 文件存储空间管理 5. 文件目录管理
6. 文件存取控制 7. 文件的使用 8. 文件系统的层次模型 9. 总结
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1. 文件系统的概念
A. 文件系统的引入 B. 文件与文件系统的概念 C. 文件的分类
A. 文件的物理结构 ① 连续文件 逻辑上连续的文件信息依次存放到物理块中。
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3. 物理结构和存储设备
A. 文件的物理结构 ① 连续文件 优点: 地址变换简单,知道了起址和长度就能很快进行物理存取。 缺点: 文件建立时确定了文件长度,不能动态增长;删除后容易留下无法使用的零头空间。
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3. 物理结构和存储设备
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