1.什么是數據項、記錄和文件？答：域（Field）又稱為數據項（Item），是基本的數據單元。一個域包含一個值，如學生的名字、入學日期，或者是傳感器讀取的數值。記錄（Record）是一組相關域的集合，可視為應用程序的一個單元。文件（File）是一組相關記錄的集合，它被用戶和應用程序視為一個實體，并可通過名字訪問。如學生登記表是一個文件，每條記錄是一個學生的信息。2.什么是文件管理系統？答：從用戶的角度來看，文件系統是操作系統的重要組成部分。文件系統允許用戶創(chuàng)建稱為文件的數據集。文件擁有一些必備的屬性以方便用戶使用，并保證系統性能。對文件管理的要求包括可以訪問文件、保存文件并維護文件內容的完整性，這些是操作系統的文件管理系統所提供的基本功能。文件管理系統由系統實用程序組成，它們可作為具有特權的應用程序來運行。3.簡述堆文件、順序文件、索引順序文件和索引文件的組織方式。答：堆（Pile）是最簡單的文件組織形式。數據按它們到達的順序被收集，每條記錄由多個數據域組成。堆的目的僅僅是積累大量的數據并保存數據。記錄可以有不同的域，或者域相似但順序不同。順序文件是最常用的文件組織形式。在這類文件中，每條記錄都使用一種固定的格式。所有記錄都具有相同的長度，并由相同數量、長度固定的域按特定的順序組成。由于每個域的長度和位置已知，因此只需保存各個域的值，每個域的域名和長度是該文件結構的屬性。有一個特殊的域被稱為關鍵域（KeyField）。關鍵域唯一地標識這條記錄。索引順序文件保留了順序文件的關鍵特征：記錄按照關鍵域的順序組織。但它增加了兩個特征：一是對記錄分組，二是對每組的第一個記錄建立索引。索引提供了快速接近目標記錄的查找能力。一組中的記錄可根據本組首記錄的指針進行順序定位。索引文件為每個記錄創(chuàng)建一個索引。因此，對記錄的存儲位置不再有限制，只要有一個索引的指針指向這條記錄即可。此外，索引文件還很容易支持變長記錄。可以使用兩種類型的索引。完全索引包含主文件中每條記錄的索引項，為了易于查找，索引自身被組織成一個順序文件。部分索引只包含那些有感興趣域的記錄的索引項。對于變長記錄，某些記錄并不包含所有的域。4.試比較順序文件和索引順序文件的查找速度。答：要查找某個特定的域，首先要查找索引，查找關鍵字域值等于目標關鍵字域值或者位于目標關鍵字域值之前且最大的索引，然后在該索引所指的主文件中記錄的位置處開始順序查找。為說明該方法的有效性，假設有一個包含100萬條記錄的順序文件，要查找某個特定的關鍵字域值，平均需要訪問50萬條記錄。若創(chuàng)建一個包含了1000項的索引，索引中的關鍵字域均勻分布在主文件中（每個索引指向一個有1000條記錄的組），為查找特定記錄，平均只需在索引文件中進行500次訪問，定位到索引后接著在主文件中進行500次訪問，從而定位到記錄。此時，查找的開銷從順序文件的平均500000次降低到了1000次。5.什么是文件目錄？什么是兩級目錄和樹形目錄？答：文件目錄是一種數據結構，用于標識系統中的文件屬性及其物理地址，提供給各種操作。文件目錄所包含的信息，特別是與存儲相關的信息，都由操作系統管理。目錄自身也是一個文件，它可被各種文件管理例程訪問。兩級目錄結構將文件目錄分成主文件目錄和用戶文件目錄兩級。系統為每個用戶建立一個單獨的用戶文件目錄UFD（UserFileDirectory），其中的表項登記了該用戶建立的所有文件及其說明信息。主文件目錄MFD（MasterFileDirectory）則記錄系統中各個用戶文件目錄的情況，每個用戶占一個表目，表目中包括用戶名及相應用戶目錄所在的存儲位置等。在現代操作系統中，多采用三級或三級以上的多級目錄結構，即樹形結構目錄。它可以明顯地提高對目錄的檢索速度和文件系統的性能。主目錄在這里被稱為根目錄，在每個文件目錄中，只能有一個根目錄，每個文件和每個目錄都只能有一個父目錄。把數據文件稱為樹葉，其他的目錄均作為樹的結點，或稱為子目錄。6.絕對路徑和相對路徑有何不同？答：在樹形目錄結構中，從根目錄到任何數據文件都只有一條唯一的通路。在該路徑上，從樹的根（即主目錄）開始，把全部目錄文件名與數據文件名依次地用“/”連接起來，即構成該數據文件唯一的路徑名。把從當前目錄開始直到數據文件為止所構成的路徑名稱為相對路徑名（RelativePathName），而把從樹根開始的路徑名稱為絕對路徑名（AbsolutePathName）。7.試比較外存分配方式的順序分配、鏈接分配和索引分配。答：連續(xù)分配（ContiguousAllocation）是指在創(chuàng)建文件時，給文件分配一組連續(xù)的塊。這是一種使用大小可變分區(qū)的預分配策略。在文件分配表中，每個文件只需要一個表項，用于說明起始塊和文件的長度（塊的個數）。從單個順序文件的角度來看，連續(xù)分配是最好的。對于順序處理，可以同時讀入多個塊，從而提高I/O性能。連續(xù)分配也存在一些問題。首先，會出現外部碎片，從而很難找到空間大小足夠的連續(xù)塊。因此，時常需要執(zhí)行緊湊算法來拼接磁盤中的空閑塊，而緊湊算法本身需要很大的開銷如圖所示。其次，因為是預分配，需要在創(chuàng)建文件時聲明文件的大小，這將會導致前面已經討論過的文件動態(tài)增長時的問題。鏈接分配（ChainedAllocation）。分配基于單個塊，鏈中的每塊除存儲文件數據以外，還包含指向下一塊的指針。在文件分配表中，每個文件同樣只需要一個表項，用于聲明起始塊和文件的長度。鏈接分配可根據需要靈活地分配塊。塊的選擇非常簡單：任何一個空閑塊都可加入鏈中。由于一次只需一個塊，因此不必擔心外部碎片的出現。這種類型的物理組織方式最適合于順序處理的順序文件。索引分配（IndexedAllocation）解決了連續(xù)分配和鏈接分配中的許多問題。對于索引分配，每個文件在文件分配表中都有一個表項指向索引塊。分配給該文件的每個盤塊號都保存在索引塊中。索引分配基于固定大小的塊。索引分配可以消除外部碎片，且不需要進行文件碎片整理。索引分配支持順序訪問文件和直接訪問文件，因而是最普遍的一種文件分配形式。8.在索引分配中為什么要引入多級索引？答：在使用一級索引時，文件大小不能超過一個索引塊所容納的盤塊號個數。在為大文件分配磁盤空間時，如果所分配的盤塊的盤塊號已經裝滿一個索引塊，操作系統須再為該文件分配另一個索引塊，用于將以后繼續(xù)為之分配的盤塊號記錄于其中，此時，應為這些索引塊再建立一級索引，稱為第一級索引，即系統再分配一個索引塊，作為第一級索引的索引塊，將第一塊、第二塊、...等索引塊的盤塊號填入到此索引表中，這樣便形成了兩級索引分配方式。如果文件非常大時，還可用三級、四級索引分配方式。9.請分析位示圖方式的優(yōu)缺點。答：位示圖是利用二進制的一位來表示磁盤中一個盤塊的使用情況。通常用”0”表示盤塊空閑，用”1”表示已分配。磁盤上的所有盤塊都有一個二進制位與之對應，這樣，由所有盤塊所對應的位構成一個集合，稱為位示圖。位示圖方法的主要優(yōu)點是：從位示圖中很容易找到一個或一組相鄰接的空閑盤塊。例如，現需要找到6個相鄰接的空閑盤塊，這只需在位示