第七章文件管理2

7.3
7.3.3
文件的存储设备
存储空间的分配与回收
3．索引结构与索引分配 （1）基本原理 索引结构将文件存放在外存的若干个物理块中，并为每 个文件建立一张索引表，索引表中的每条记录存放文件信息 的逻辑块号和与之对应的物理块号。系统通过文件索引表来 完成对文件的操作。 在这种方法中，因为磁盘存储空间的管理采用的是位示 图，所以，这种存储管理也称为位示图法。如图5-14所示。
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7.3.3
文件的存储设备
存储空间的分配与回收
3．索引结构与索引分配
（3）外存空间的分配与回收。 当删除文件，也就是回收磁盘空间时，通过文件目录找 到该文件的索引表，根据索引表找到该文件所有逻辑块占用 的物理块号，计算出物理块在位示图中的行号和列号，将该 位清“0”。最后，删除该文件的索引表，并删除文件目录中 的相应记录。
7.4
7.4.1
文件目录管理
文件目录的基本概念
2．文件目录。对文件目录的管理有以下要求： （1）实现“按名存取”。即用户只需要提供文件名，就 可以对文件进行存取。这是目录管理中最基本的功能，也是 文件系统向用户提供的最基本的服务。 （2）提高对目录的检索速度。合理地组织目录结构，可 以加快对目录的检索速度，从而加快对文件的存取速度。这 是在设计一个大、中型文件系统时，所追求的主要目标。 （3）文件共享。在多用户系统中，应允许多个用户共享 一个文件，这样，只需在外存中保留一份该文件的副本，就 可以供不同的用户使用。这样，可以节省大量的外存空间。 （4）允许文件重名。系统应允许不同用户对不同文件取 相同的名字，以便于用户按照自己的习惯命名和使用文件。
7.4.1
文件目录的基本概念
1．文件的组成 从文件的管理角度看，一个文件包括两部分：文件体和 文件控制块。文件体即文件本身。文件控制块（FCB：File Control Block）也称为文件说明，它是为文件设置的用于描 述和控制文件的数据结构，其中包括文件名、文件类型、文 件结构、文件的存储位置、文件长度、文件的访问权限、文 件的建立日期和时间等属性。图5-16给出了MS-DOS的文件 控制块内容。 文件管理程序借助于文件控制块中的信息，实现对文件 的各种操作。文件与文件控制块一一对应。
7.3 文件的存储设备
7.3.4 存储空间分配举例
【例7-5】有一磁盘组共有10个盘面，每个盘面上有100个磁 道，每个磁道有16个扇区。假定分配以扇区为单位，若使用 位示图管理磁盘空间，问位示图需要占用多少空间？若空闲 文件目录的每条记录占用5B，问何时空闲文件目录所需要的 空间大于位示图？ 【解】因磁盘组扇区总数为：16*100*10=16000，所以位示 图的标志位需要16000位=2000B。 位示图中的空闲块数的取值范围为0～16000，可以用2B 存储。 位示图的大小为2000B+2B=2002B。 而空闲文件目录的每条记录占5B，2002B可以存放的表目 数为：2002/5≈400，所以，当空闲文件目录数大于400时， 空闲文件目录所需要的空间大于位示图。
逻辑块号=1569 / 512的商 = 3
即要访问的逻辑记录号为3。根据文件的存储顺序，要访 问的物理盘块号为80号磁盘块。
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7.4
文件目录管理
文件管理的主要目标是实现文件的按名存取。为此，系 统必须为每个文件建立一个由文件名到物理地址的映射，这 种映射信息及其他管理信息组成了该文件的文件说明。系统 把若干个文件说明放在一张表格中，该表格就是文件目录。
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文件目录管理
一级目录
1．基本原理 一级目录，也称为单级目录，是一种最简单、最原始的 目录结构。它采用的方法是为外存的全部文件建立一张如图 5-17所示的目录表。表中包括全部文件的文件名、索引表的 始址以及文件的其他属性，如文件长度、文件类型等。每个 文件占据表中的一条记录。该目录表存放在外存的某个固定 区域，需要时系统将其全部或部分调入主存。
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文件的存储设备
存储空间的分配与回收
2．链接结构与链接分配 （4）特点： （1）文件可以存放在一个不连续的外存空间中，这种以 链接结构存放的文件称为链接文件或串联文件。 （2）这种空间分配方法较好地解决了外存“碎片”的问 题，提高了外存的利用率；文件可以实现动态增长；链接结 构适用于顺序存取的文件。 （3）文件只能按照文件指针链顺序访问，查找效率低。
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文件的存储设备
存储空间的分配与回收
3．索引结构与索引分配 （2）采用的数据结构 ① 文件目录。记录每个文件的文件名和索引表地址。 ② 索引表。记录该文件中每个逻辑块号和与之存储对应 的物理块号。文件的逻辑块与物理块的大小相同。 ③ 位示图。用位示图记录外存空间的使用情况和剩余的 空闲块数，包括标志位和空闲块数两部分。标志位用一个二 进制位表示其对应的一个物理块的状态，其值为“1”时表示 块已分配，为“0”时表示块未分配。位示图的大小由磁盘块 的总块数决定。
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7.3.3
文件的存储设备
存储空间的分配与回收
2．链接结构与链接分配 （1）基本原理 链接结构是将文件存放在外存的若干个物理块中，这些 物理块不必连续，并且在每一个物理块中设有一个指针，指 向下一个物理块的位置，从而将存放同一个文件的物理块链 接起来。因为磁盘空闲块的管理是用空闲块链的方法，所以 这种存储分配也称为空闲块链法。如图5-12所示。
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7.4.1
文件目录管理
文件目录的基本概念
2．文件目录 文件目录是指存放文件有关信息的一种数据结构。它包 含多条记录，每条记录为一个文件的文件控制块（FCB）的 有关信息。最简单的记录包含文件名和文件的起始地址，用 以建立文件名和存储地址的对应关系。较复杂的记录包含文 件控制块的全部内容，此时，文件目录就是文件控制块的集 合。 文件目录是文件实现按名存取的重要手段。通常，一个 文件目录也被看成一个文件，称为目录文件，它一般建立在 辅存上。文件目录的管理形式可以分为一级目录、二级目录、 多级目录三种。
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文件的存储设备
存储空间的分配与回收
2．链接结构与链接分配 （2）采用的数据结构： ① 文件目录。它用来记录文件在外存空间的分配情况， 包括文件名和首块地址。 ② 空闲块链。在文件存储设备上的每个空闲块中设立一 个链接指针，指向下一个空闲块，从而将所有的空闲块链接 在一起，并设立一个头指针指向空闲块链的第一个物理块。 ③ 链接指针。在每一个物理块中设置一个指针，用于指
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文件的存储设备
存储空间的分配与回收
1．顺序结构与连续分配 （2）采用的数据结Hale Waihona Puke Baidu。 ① 文件目录。用于记录文件在外存空间的存储情况，包 括文件名、始址、末址或长度。如图5-11所示。
② 空闲文件目录。用于记录外存空闲块的基本情况。它 将文件存储设备上的每个连续空闲区看作一个空闲文件（又 称自由文件）。系统为所有空闲文件单独建立一个目录，每 个空闲文件在这个目录中占一个表目。表目的内容包括：起 始空闲块号、连续空闲块个数和所包含的物理块号，如表5-1 所示。
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文件的存储设备
存储空间的分配与回收
3．索引结构与索引分配
（4）特点： ①文件可以通过索引表存放在一个不连续的外存空间， 这种以索引结构存放的文件称为索引文件。 ②较好地解决了磁盘“碎片”的问题，提高了外存的利 用率，文件可以实现动态地增长，适宜文件记录的增加和删 除操作，索引结构可用于顺序存取和随机存取的文件。 ③索引表的引用增加了系统开销。对于小文件，其索引 表的利用率较少。
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文件的存储设备
存储空间的分配与回收
2．链接结构与链接分配 （5）空闲块链的链接方法 空闲块链的链接方法因系统不同而不同，常用的链接方 法有：按空闲区大小顺序链接，按释放先后顺序链接，按成 组链接。前两种方法比较直观，容易理解。这里主要介绍成 组链接法。 成组链接法是将空闲块分成若干组，其中每组空闲块数 可以相同也可以不同，再用指针将组与组链接起来，在这种 链接法中，系统根据磁盘块数，开辟若干块来专门登记系统 当前拥有的空闲块的块号。
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7.4.2
文件目录管理
一级目录
1．基本原理 文件系统通过该目录表提供的信息对文件进行创建、查 找和删除等操作。 （1）当建立一个新文件时，首先确定该文件在表目中是否 惟一，若与已有文件同名，提示用户重新起名或覆盖已有的 文件。若不与已有的文件同名，则从目录表中找出一个空表 目，将新文件的相关信息填入其中。 （2）当删除文件时，首先从目录表中找到该文件的目录项， 从中找到该文件索引表的始址，删除文件的索引表，然后清 除该文件所占用的目录项。 （3）当对文件进行访问时，系统首先根据文件名去查找文 件目录，以确定该文件是否存在。如果存在，根据该文件的 索引表，经过合法性检查后，完成对文件的操作；否则，显 示文件不存在的信息。
向下一个物理块。
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文件的存储设备
存储空间的分配与回收
2．链接结构与链接分配 （3）外存空间的分配与回收 当请求分配外存空间时，系统依次从空闲块链中，取出 几块分配给该文件，把最后一个物理块的指针设为空值，并 调整空闲块链的头指针。在文件目录中增加一条记录，填入 该文件的文件名和首块地址。若空间不足，则给出提示。 当撤消一个文件时，系统根据文件目录，收回其存储空 间，并将收回的空闲块依次插入空闲块链首，同时删除该文 件在文件目录中的记录。
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7.3.3
文件的存储设备
存储空间的分配与回收
1．顺序结构与连续分配 （4）特点： （1）它要求文件存储在一个连续的磁盘空间中，这种以 顺序结构存放的文件称为顺序文件或连续文件。 （2）文件顺序访问容易，存取速度快；对于记录定长的 顺序文件，还可以随机地访问；当文件存储空间只有少量空 闲区时，效果较好。 （3）这种存储管理会产生碎片，不利于文件的动态扩充， 而且必须事先知道文件的长度。
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文件的存储设备
存储空间的分配与回收
3．索引结构与索引分配 （3）外存空间的分配与回收。 当文件请求分配外存空间时，首先计算该文件所需要的 物理块数（文件长度/块的大小），然后用该块数与位示图中 的空闲块数比较。若文件块数大于空闲块数，则显示外存空 间不足的信息，拒绝分配外存空间；否则，系统为该文件建 立一张索引表，在文件目录中登记该文件的名字和索引表的 起始地址，并顺序扫描位示图，找出一组值为“0”的二进制 位。然后经过简单的换算就可以得到物理盘块号，填入该文 件的索引表，并将位示图中的这些位改为“1”。最后，修改 位示图中的空闲块数，即减去文件所需要的存储块数。
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文件的存储设备
存储空间的分配与回收
1．顺序结构与连续分配 （3）外存空间的分配与回收。 当请求分配外存空间时，系统依次扫描空闲文件目录的 记录，直到找到一个合适的空闲文件为止，在文件目录中填 入该文件的文件名和所分配的始址、末址，并修改空闲文件 目录中相应的表目。否则，系统提示空间不足。 当用户撤消一个文件时，系统会根据文件目录，找到该 文件在外存中的始址和末址，对空闲文件目录进行调整。调 整有四种情况，与可变分区管理的空闲区整理相同。最后， 删除该文件在文件目录中的记录。
第七章文件管理2
理论课
7.3
7.3.3
文件的存储设备
存储空间的分配与回收
在文件系统中，存储管理的主要任务是对存储空间的分 配与回收。 1．顺序结构与连续分配 （1）基本原理。顺序结构将一个在逻辑上连续的文件信 息依次存放在外存连续的物理块中。连续分配要求为每一个 文件分配一组相邻接的盘块。一组盘块的地址定义了磁盘上 的一段线性地址。因其采用空闲文件目录登记磁盘的空闲区， 所以该分配方法也称为空闲文件目录法。
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7.3.4
文件的存储设备
存储空间分配举例
【例7-6】设某文件为链接文件，由5条逻辑记录组成，每条 逻辑记录的大小与磁盘块大小相等，均为512B，并依次存放 在50、121、75、80、63号盘块上。若要存取文件的第1569 逻辑地址处的信息，问要访问哪一个磁盘块？
【解】要存取文件的第1569逻辑地址处的信息，应首先计算 该信息所在的逻辑块号：