操作系統(tǒng)概念第十三講 文件系統(tǒng)（1）OperatingSystemConceptionDavidfu本課總體綱要文件系統(tǒng)概念文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與存取方法文件的存儲設(shè)備文件的存儲空間管理空閑文件目錄空閑塊鏈位示圖OperatingSystemConceptionDavidfu文件系統(tǒng)概念文件：具有文件名的一組相關(guān)信息的集合。記錄數(shù)據(jù)項文件系統(tǒng)：在操作系統(tǒng)中與管理文件有關(guān)的軟件和數(shù)據(jù)稱為文件系統(tǒng)，由管理文件所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、相應(yīng)的管理軟件和被管理的文件構(gòu)成。文件系統(tǒng)對文件的存儲空間進行組織、分配，負責(zé)文件的存儲并對存入文件進行保護、檢索的系統(tǒng)。OperatingSystemConceptionDavidfu文件的分類按信息流向分類輸入文件輸出文件輸入\輸出文件按數(shù)據(jù)形式分類源文件目標(biāo)文件可執(zhí)行文件OperatingSystemConceptionDavidfu本課總體綱要文件系統(tǒng)概念文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與存取方法文件的存儲設(shè)備文件的存儲空間管理目錄實現(xiàn)分配方法OperatingSystemConceptionDavidfu文件結(jié)構(gòu)從用戶觀點：文件的組織形式稱為文件的邏輯結(jié)構(gòu)從實現(xiàn)觀點：文件在外存上的存放格式稱為文件的物理結(jié)構(gòu)OperatingSystemConceptionDavidfu文件的邏輯結(jié)構(gòu)字符流式的無結(jié)構(gòu)文件特點查找基本信息單位較困難源程序，目標(biāo)程序記錄式有結(jié)構(gòu)文件特點姓名：A性別：男出生年月：1971年2月工號：123456記錄名R1269:OperatingSystemConceptionDavidfu文件的邏輯結(jié)構(gòu)常用的記錄式結(jié)構(gòu)文件有：連續(xù)結(jié)構(gòu)多重結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)OperatingSystemConceptionDavidfu文件的邏輯結(jié)構(gòu)連續(xù)結(jié)構(gòu)：一種把記錄按生成的先后順序連續(xù)排列的邏輯結(jié)構(gòu)。適用性強，可用于所有文件記錄的排列順序與記錄內(nèi)容無關(guān)搜索能力差多重結(jié)構(gòu)：把記錄按照鍵和記錄名排列成行列式結(jié)構(gòu)。N個記錄和m個鍵可以構(gòu)成n*m維行列式。以包含ki記錄的隊列元素構(gòu)成一個記錄隊列，這樣，m個隊列構(gòu)成了該文件的多重結(jié)構(gòu)。每個隊列中與鍵直接相連的只有一個記錄OperatingSystemConceptionDavidfu文件的存取方法順序存取法：按照文件的邏輯地址順序進行存取隨機存取法：允許用戶根據(jù)記錄的編號來存取文件的任一個記錄。按鍵存取法：主要用于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的存取方法。文件的存取是根據(jù)給定的鍵或記錄名進行的首先搜索到進行存取的記錄的邏輯位置，再將其轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的物理地址后進行存取。按鍵存取的搜索方法：線性搜索法散列法二分搜索法OperatingSystemConceptionDavidfu文件的物理結(jié)構(gòu)文件的物理結(jié)構(gòu)：文件再存儲設(shè)備上的存放方法。文件的物理結(jié)構(gòu)決定了文件信息在存儲設(shè)備上的存儲位置。文件信息的邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換也是由文件的物理地址決定的。常用文件的物理結(jié)構(gòu)：連續(xù)文件串聯(lián)文件索引文件OperatingSystemConceptionDavidfu文件的物理結(jié)構(gòu)連續(xù)文件：把一個在邏輯上連續(xù)的文件信息依次存放到物理塊中優(yōu)點:邏輯塊號到物理塊號變換簡單缺點:要求連續(xù)存儲空間不利于文件動態(tài)擴充OperatingSystemConceptionDavidfu文件的物理結(jié)構(gòu)索引文件：要求系統(tǒng)為每個文件建立一個索引表，表中每一欄目指出文件信息所在的邏輯塊號和與之對應(yīng)的物理塊號。既可滿足文件動態(tài)增長，又可以方便進行隨機存取OperatingSystemConceptionDavidfu本課總體綱要文件系統(tǒng)概念文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與存取方法文件的存儲設(shè)備文件的存儲空間管理目錄實現(xiàn)分配方法OperatingSystemConceptionDavidfu存儲設(shè)備（1）順序存取設(shè)備：只有在前面的物理塊被存取訪問過后，才能存取后續(xù)的物理塊的內(nèi)容…第I塊間隙第i+1塊間隙…磁帶是最典型的順序存取設(shè)備。如果帶速高，信息密度大，所需塊間隙小的情況下，磁帶的存取速度和數(shù)據(jù)傳輸率高，反之亦然。OperatingSystemConceptionDavidfu存儲設(shè)備（3）存儲設(shè)備物理結(jié)構(gòu)存取方法文件長度磁盤順序文件直接或順序固定串聯(lián)文件順序可變、固定索引文件直接或順序可變、固定磁帶順序文件順序固定OperatingSystemConceptionDavidfu存儲設(shè)備（4）先來先服務(wù)（FCFS)：按照進程請求訪問磁盤先后順序進行調(diào)度。最短尋道時間優(yōu)先(SSTF)：按當(dāng)前磁頭所在磁道距離最近的請求作為下一次服務(wù)的對象。掃描(SCAN)：磁頭在當(dāng)前移動方向上選擇與當(dāng)前磁頭所在磁道距離最近的請求作為下一次服務(wù)的對象。也稱為電梯算法。循環(huán)掃描(CSCAN):規(guī)定磁頭單向移動。如果自里向外移動時，當(dāng)磁頭移到最外磁道時立即又返回到最里面磁道。OperatingSystemConceptionDavidfu本課總體綱要文件系統(tǒng)概念文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與存取方法文件的存儲設(shè)備文件的存儲空間管理空閑文件目錄空閑塊鏈位示圖OperatingSystemConceptionDavidfu空閑文件目錄作用：空閑文件目錄方法適用于連續(xù)文件結(jié)構(gòu)的文件存儲區(qū)的分配與回收。缺點：文件的分配與刪除會產(chǎn)生外部碎片。對于大的磁盤空間，對這些外部碎片合并（compact）是十分費時的。序號首個空閑塊號空閑塊數(shù)首個物理塊號1569213530370385…………OperatingSystemConceptionDavidfu空閑塊鏈鏈接分配：解決了連續(xù)分配的所有問題。每個文件是磁盤塊的鏈表。磁盤塊可分布在磁盤的任何地方。優(yōu)點：不浪費磁盤空間無須合并磁盤碎片缺點:鏈接分配所使用的指針需要空間，需要4字節(jié)。解決方法：將多個塊組成簇，并按簇而不是按塊來分配。但會增加內(nèi)部碎片OperatingSystemConceptionDavidfu總結(jié)文件系統(tǒng)概念文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與存取方法文件的存儲設(shè)備