北京大學(xué)計算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)第13講-文件系統(tǒng)

第六章文件系統(tǒng)6.1文件系統(tǒng)的概念6.2文件的邏輯結(jié)構(gòu)與存取方法6.3文件的物理結(jié)構(gòu)與存儲設(shè)備6.4文件存儲空間管理6.5文件目錄管理6.6文件存取控制6.7文件的使用16.3文件的物理結(jié)構(gòu)文件的物理結(jié)構(gòu)概念是指文件在存儲設(shè)備上的存放方法物理塊文件的存儲設(shè)備通常劃分為若干個大小相等的物理塊，每塊512字節(jié)或1024字節(jié)邏輯塊為了有效利用存儲、便于管理，一般把文件信息也劃分為與物理塊大小相等的邏輯塊26.3.1連續(xù)文件邏輯上連續(xù)的文件信息存放在若干連續(xù)的物理塊中。優(yōu)點邏輯塊號到物理塊號的變換簡單支持順序存取和隨機(jī)存取順序存取速度快所需的磁盤尋道次數(shù)和尋道時間最少3012345678910111213141516171819202122232425262728293031文件名始址塊數(shù)A

02B143C196D284E62文件目錄ABCD連續(xù)文件E4連續(xù)文件缺點建立文件時必須確定文件信息長度文件不能動態(tài)增長不利于文件插入和刪除刪除某些部分后，留下無用的碎片空間不宜存放用戶文件、數(shù)據(jù)庫文件等經(jīng)常被修改的文件56.3.2串聯(lián)文件一個邏輯上連續(xù)的文件信息存放在若干不連續(xù)的物理塊中，各塊之間通過指針連接，前一個物理塊指向下一個物理塊。優(yōu)點提高了磁盤空間利用率,不存在外部碎片問題有利于文件插入和刪除有利于文件動態(tài)擴(kuò)充6串聯(lián)文件缺點存取速度慢，不適于隨機(jī)存取可靠性問題，如指針出錯更多的尋道次數(shù)和尋道時間鏈接指針占用一定的空間76.3.3索引文件一個文件的信息存放在若干不連續(xù)物理塊中，系統(tǒng)為每個文件建立一個專用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)--索引表，并將這些塊的塊號存放在一個索引表中一個索引表就是磁盤塊地址數(shù)組,其中第i個條目指向文件的第i塊。8索引文件優(yōu)點即能順序存取，又能隨機(jī)存取滿足了文件動態(tài)增長、插入刪除的要求能充分利用外存空間缺點較多的尋道次數(shù)和尋道時間索引表本身帶來了系統(tǒng)開銷如：內(nèi)外存空間，存取時間9索引文件索引表組織鏈接模式一個盤塊一個索引表,多個索引表鏈接起來多重索引將一個大文件的所有索引表（二級索引)的地址放在另一個索引表（一級索引)中10UNIX的多重索引結(jié)構(gòu)一級索引表二級索引表三級級索引表二級索引表二級索引表一級索引表一級索引表一級索引表一級索引表11物理塊

在文件系統(tǒng)中，文件的存儲設(shè)備常常劃分為若干大小相等的物理塊。同時也將文件信息劃分成相同大小的邏輯塊（塊），所有塊統(tǒng)一編號。

以塊為單位進(jìn)行信息的存儲、傳輸、分配。6.3.4存儲設(shè)備12磁帶永久保存大容量數(shù)據(jù)順序存取設(shè)備：前面的物理塊被存取訪問之后，才能存取后續(xù)的物理塊的內(nèi)容存取速度較慢：主要用于后備存儲，或存儲不經(jīng)常用的信息，或用于傳遞數(shù)據(jù)的介質(zhì)第i塊間隙第i+1塊13直接（隨機(jī)）存取設(shè)備：存取磁盤上任一物理塊的時間不依賴于該物理塊所處的位置磁盤磁道扇區(qū)14柱面扇區(qū)磁臂磁頭15磁盤磁盤信息記錄在磁道上多個盤片正反兩面都用來記錄信息每面一個磁頭所有盤面中處于同一磁道號上的所有磁道組成一個柱面物理地址形式磁頭號（盤面號）磁道號（柱面號）扇區(qū)號16磁盤系統(tǒng)磁盤系統(tǒng)磁盤驅(qū)動控制設(shè)備實際讀寫動作由磁盤驅(qū)動控制設(shè)備按照主機(jī)要求完成的一次訪盤請求讀/寫，磁盤地址（設(shè)備號，柱面號，磁頭號，扇區(qū)號），內(nèi)存地址17磁盤讀寫過程讀寫動作尋道磁頭移動定位到指定磁道旋轉(zhuǎn)延遲等待指定扇區(qū)從磁頭下旋轉(zhuǎn)經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)在磁盤與內(nèi)存之間的實際傳輸18光盤光盤特點容量大，速度較快價格便宜一般不可寫可讀寫光盤驅(qū)動器價格貴光盤的空間結(jié)構(gòu)與磁盤類似19外存外存特點容量大，成本較低斷電后仍可保存信息速度較慢由兩部分組成：驅(qū)動部分+存儲介質(zhì)種類很多外存空間組織、地址與存取方式非常復(fù)雜I/O過程方式非常復(fù)雜206.4文件存儲空