操作系统第13讲教学课件

本课总体纲要文件系统概念文件系统结构与存取方法文件的存储设备文件的存储空间管理空闲文件目录空闲块链位示图Operating System ConceptionDavidfu文件系统概念文件系统概念文件：具有文件名的一组相关信息的集合。记录数据项文件系统：在操作系统中与管理文件有关的软件和数据称为文件系统，由管理文件所需的数据结构、相应的管理软件和被管理的文件构成。文件系统对文件的存储空间进行组织、分配，负责文件的存储并对存入文件进行保护、检索的系统。Operating System ConceptionDavidfu文件的分类文件的分类1.按照用途分类系统文件库文件用户文件2.按文件保护级别分类只读文件读写文件执行文件不保护文件Operating System ConceptionDavidfu文件的分类文件的分类3.按信息流向分类输入文件输出文件输入输出文件4.按数据形式分类源文件目标文件可执行文件Operating System ConceptionDavidfu本课总体纲要文件系统概念文件系统结构与存取方法文件的存储设备文件的存储空间管理目录实现分配方法Operating System ConceptionDavidfu文件结构文件结构从用户观点：文件的组织形式称为文件的逻辑结构从实现观点：文件在外存上的存放格式称为文件的物理结构Operating System ConceptionDavidfu文件的逻辑结构文件的逻辑结构文件的逻辑结构字符流式的无结构文件记录式的有结构文件选取文件逻辑结构的原则：修改时，给定的逻辑结构尽量减少对已存储好的文件信息的变动查找时，尽量减少查找时间应使文件信息占据最小的存储空间应便于用户操作Operating System ConceptionDavidfu文件的逻辑结构文件的逻辑结构字符流式的无结构文件特点查找基本信息单位较困难源程序，目标程序记录式有结构文件特点姓名：A性别：男出生年月：1971年2月工号：123456记录名R1269:Operating System ConceptionDavidfu文件的逻辑结构文件的逻辑结构常用的记录式结构文件有：连续结构多重结构转置结构顺序结构Operating System ConceptionDavidfu文件的逻辑结构文件的逻辑结构连续结构：一种把记录按生成的先后顺序连续排列的逻辑结构。适用性强，可用于所有文件记录的排列顺序与记录内容无关搜索能力差多重结构：把记录按照键和记录名排列成行列式结构。N个记录和m个键可以构成n*m维行列式。以包含ki记录的队列元素构成一个记录队列，这样，m个队列构成了该文件的多重结构。每个队列中与键直接相连的只有一个记录Operating System ConceptionDavidfu文件的逻辑结构文件的逻辑结构转置结构：把含有相同键的记录指针全部指向该键。最适合根据给定键查找记录顺序结构：按照给定的顺序规定，把文件中的键按规定的顺序排列形成了顺序结构文件有利于按照某种顺序来搜索、追加、删除记录Operating System ConceptionDavidfu文件的存取方法文件的存取方法顺序存取法：按照文件的逻辑地址顺序进行存取随机存取法：允许用户根据记录的编号来存取文件的任一个记录。按键存取法：主要用于数据库管理系统中的存取方法。文件的存取是根据给定的键或记录名进行的首先搜索到进行存取的记录的逻辑位置，再将其转换到相应的物理地址后进行存取。按键存取的搜索方法：线性搜索法散列法二分搜索法Operating System ConceptionDavidfu文件的物理结构文件的物理结构文件的物理结构：文件再存储设备上的存放方法。文件的物理结构决定了文件信息在存储设备上的存储位置。文件信息的逻辑地址到物理地址的转换也是由文件的物理地址决定的。常用文件的物理结构：连续文件串联文件索引文件Operating System ConceptionDavidfu文件的物理结构文件的物理结构连续文件：把一个在逻辑上连续的文件信息依次存放到物理块中优点:逻辑块号到物理块号变换简单缺点:要求连续存储空间不利于文件动态扩充Operating System ConceptionDavidfu文件的物理结构文件的物理结构串联文件：采用非连续的物理块来存放文件信息，采用链表的方式将存放同一个文件的物理块链接成一个串联队列。只需要知道第一块物理内存块的地址适合修改的文件保存不适合随机存取,搜索效率低Operating System ConceptionDavidfu文件的物理结构文件的物理结构索引文件：要求系统为每个文件建立一个索引表，表中每一栏目指出文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号。既可满足文件动态增长，又可以方便进行随机存取Operating System ConceptionDavidfu本课总体纲要文件系统概念文件系统结构与存取方法文件的存储设备文件的存储空间管理目录实现分配方法Operating System ConceptionDavidfu存储设备（存储设备（1）顺序存取设备：只有在前面的物理块被存取访问过后，才能存取后续的物理块的内容第I块间隙第i+1块间隙磁带是最典型的顺序存取设备。如果带速高，信息密度大，所需块间隙小的情况下，磁带的存取速度和数据传输率高，反之亦然。Operating System ConceptionDavidfu存储设备（存储设备（2）直接存取设备：允许直接存取磁盘上的任意物理块。磁盘是最典型的顺序存取设备。磁盘访问时间由三部分组成寻道时间旋转延迟时间传输时间Operating System ConceptionDavidfu存储设备（存储设备（3）存储设备物理结构存取方法文件长度磁盘顺序文件直接或顺序固定串联文件顺序可变、固定索引文件直接或顺序可变、固定磁带顺序文件顺序固定Operating System ConceptionDavidfu存储设备（存储设备（4）1.先来先服务（FCFS)：按照进程请求访问磁盘先后顺序进行调度。2.最短寻道时间优先(SSTF)：按当前磁头所在磁道距离最近的请求作为下一次服务的对象。3.扫描(SCAN)：磁头在当前移动方向上选择与当前磁头所在磁道距离最近的请求作为下一次服务的对象。也称为电梯算法。4.循环扫描(CSCAN):规定磁头单向移动。如果自里向外移动时，当磁头移到最外磁道时立即又返回到最里面磁道。Operating System ConceptionDavidfu本课总体纲要文件系统概念文件系统结构与存取方法文件的存储设备文件的存储空间管理空闲文件目录空闲块链位示图Operating System ConceptionDavidfu连续分配连续分配连续分配：每个文件在磁盘上占有一组连续的块。优点：简单实用，只需要第一块磁盘的地址和连续块的数量访问所需的寻道时间最少。缺点为新文件找到合适空间比较困难Operating System ConceptionDavidfu空闲文件目录空闲文件目录作用：空闲文件目录方法适用于作用：空闲文件目录方法适用于连续文件结构连续文件结构的文件存储区的分配与回收。的文件存储区的分配与回收。缺点：缺点：文件的分配与删除会产生外部碎片。文件的分配与删除会产生外部碎片。对于大的磁盘空间，对这些外部碎片合并对于大的磁盘空间，对这些外部碎片合并（compact）是十分费时的。）是十分费时的。序号首个空闲块号空闲块数首个物理块号1569213530370385Operating System ConceptionDavidfu空闲块链空闲块链链接分配：解决了连续分配的所有问题。每个文件是链接分配：解决了连续分配的所有问题。每个文件是磁盘块的链表。磁盘块可分布在磁盘的任何地方。磁盘块的链表。磁盘块可分布在磁盘的任何地方。优点：优点：不浪费磁盘空间不浪费磁盘空间无须合并磁盘碎片无须合并磁盘碎片缺点缺点:链接分配所使用的指针需要空间，需要链接分配所使用的指针需要空间，需要4字节。字节。解决方法：解决方法：将多个块组成簇，并按簇而不是按块来分配。但将多个块组成簇，并按簇而不是按块来分配。但会增加内部碎片会增加内部碎片Operating System ConceptionDavidfu空闲块链接分配空闲块链接分配Operating System ConceptionDavidfu位示图位示图012345678910 11 12 111001111100020000110011113111110011011 111100000000Operating System ConceptionDavidfu总结文件系统概念文件系统结构与存取方法文件的存储设备文件的存储空间管理空闲文件目录空闲块链位示图Operating System ConceptionDavidfu作业文件的逻辑结构的种类？文件的物理结构有哪几种？，为什么串联文件不适合随机存取？Operating System ConceptionDavidfu谢谢！谢谢！3031