计算机操作系统第八章
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计算机操作系统第八章
将每一组含有的盘块数和该组所有的盘块号，记入前一组的第一个盘块的S.free[0]～S.free[99]中。这样，各组的第一个盘块就链接成一个链表。
将第一组的盘块总数和所有的盘块号，记入空闲盘块号栈中，作为当前可供分配的空闲盘块号。
1
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UNIX空闲盘块的组织
文件目录是一种数据结构，由若干目录项组成，每个目录项对应其中一个文件的FCB（包括文件名、文件体的物理地址、存取控制信息等），文件体另外存放。文件目录是用于检索文件的，一般的，目录项应包括以下内容：
整个系统只设一张文件目录表，集中存放文件存储器上所有文件的FCB，这是最简单的一种目录结构。目录表存于外存中的某块固定区域，系统初启或需要时调入内存，每个文件的FCB对应目录表中的一项，通过目录表就可以管理该系统中的所有文件，包括对文件的创建、检索和删除等。
两级文件目录
把登记文件的目录分成两级：主文件目录MFD，和用户文件目录UFD 。系统为每个用户各设置一个UFD，登记本用户所有文件的信息，每个UFD相当于一个一级目录；系统再设置一个MFD，用来登记所有用户的用户名及其UFD在外存上的物理地址、长度，物理结构等属性。
01
记录式文件，在逻辑上可看成是一组记录的集合。每个记录由彼此相关的若干个数据项组成。记录式文件中的逻辑记录可依次编号，其序号称为逻辑记录号（简称记录号）。
02
文件逻辑结构
按照文件的逻辑地址顺序存取。在记录式文件中，这种操作体现为按照记录的排列顺序来进行存取。
01
文件的随机存取 随机存取是指允许用户按照记录编号或者某一数据项的值随机存取存取任一记录。
二级索引存储结构
将索引表离散存储，即将索引表本身分为若干个逻辑块，存储在若干物理盘块中，将索引表所占的各盘块号记入另一个索引表——索引表的索引表。这种结构就称两级索引结构。
计算机操作系统实验指导计算机系统调用
使用内核编译法添加系统调用
为了验证系统调用是否成功,编写验证代码如下。 #include <stdio.h> #include <linux/kernel.h> #include <sys/syscall.h> #include <unistd.h> int main() { long int a = syscall(三三三); printf("System call sys_helloworld reutrn %ld\n", a); return 0; }
如图地执行结果,我们得到sys_call_table地址:ffffffffabe00一a0 三. 编写Makefile文件,可参考实验指导书地内容。 四. 编译并装入模块 # sudo make //编译 # sudo insmod hello.ko //装入模块 # lsmod //该命令查看所有模块,用以检查hello是否被装入系统 # sudo rmmod hello.ko //卸载模块
三三三 六四 helloworld
sys_helloworld
使用内核编译法添加系统调用
六. 配置内核 # cd /usr/src/linux-四.一六.一0 # sudo make mrproper # sudo make clean # sudo make menuconfig 七. 编译与安装内核（与第七章类似） # sudo make -j八 # sudo make modules -j八 # sudo make modules_install # sudo make install 八. 重启系统 # uname -r 查看此时地内核版本
编译验证代码: # gcc hello.c
计算机操作系统第三版课后答案汤子瀛等著全部的
3.程序并发执行为什么会产生间断性?
因为程序在并发执行过程中存在相互制约性.
4.程序并发执行为何会失去封闭性和可再现性?
因为程序并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，资源状态需要多个程序来改变，即存在资源共
享性使程序失去封闭性；而失去了封闭性导致程序失去可再现性.
5.在操作系统中为什么要引入进程概念?它会产生什么样的影响?
---多道批处理系统则具有调度性，无序性和多道性的特点；
b.单道批处理系统是在解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾中形成的，旨在提高系统
资源利用率和系统吞吐量，但是仍然不能很好的利用系统资源；
---多道批处理系统是对单道批处理系统的改进，其主要优点是资源利用率高，系统吞吐量大；缺点是
---进程通信的任务是实现在相互合作进程之间的信息交换.
---调度分为作业调度和进程调度.作业调度的基本任务是从后备队列中按照一定的算法，选择出若干个
作业，为它们分配必要的资源;而进程调度的任务是从进程的就绪队列中，按照一定的算法选出一新
进程，把处理机分配给它，并为它设置运行现场，是进程投入运行.
14设备管理有哪些主要功能?其主要任务是什么?
a. PCB是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构.PCB中记录了操作系统所需的用于
描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息.因而它的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行
的程序(含数据)，成为一个能独立运行的基本单位，一个能和其它进程并发执行的进程.
b.在进程的整个生命周期中，系统总是通过其PCB对进程进行控制，系统是根据进程的PCB而不是任何别
证明:
R(S2)={x,a}, W(S2)={b}, R(S3)={x}, W(S3)={c};
因为程序在并发执行过程中存在相互制约性.
4.程序并发执行为何会失去封闭性和可再现性?
因为程序并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，资源状态需要多个程序来改变，即存在资源共
享性使程序失去封闭性；而失去了封闭性导致程序失去可再现性.
5.在操作系统中为什么要引入进程概念?它会产生什么样的影响?
---多道批处理系统则具有调度性，无序性和多道性的特点；
b.单道批处理系统是在解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾中形成的，旨在提高系统
资源利用率和系统吞吐量，但是仍然不能很好的利用系统资源；
---多道批处理系统是对单道批处理系统的改进，其主要优点是资源利用率高，系统吞吐量大；缺点是
---进程通信的任务是实现在相互合作进程之间的信息交换.
---调度分为作业调度和进程调度.作业调度的基本任务是从后备队列中按照一定的算法，选择出若干个
作业，为它们分配必要的资源;而进程调度的任务是从进程的就绪队列中，按照一定的算法选出一新
进程，把处理机分配给它，并为它设置运行现场，是进程投入运行.
14设备管理有哪些主要功能?其主要任务是什么?
a. PCB是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构.PCB中记录了操作系统所需的用于
描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息.因而它的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行
的程序(含数据)，成为一个能独立运行的基本单位，一个能和其它进程并发执行的进程.
b.在进程的整个生命周期中，系统总是通过其PCB对进程进行控制，系统是根据进程的PCB而不是任何别
证明:
R(S2)={x,a}, W(S2)={b}, R(S3)={x}, W(S3)={c};
精品文档-计算机操作系统教程(第二版)(徐甲同)-第8章
（4） 网络传输的安全性。网络上数8.1.2 信息处理的基本模式 计算机网络是计算机及其应用技术与通信技术相结合的产
物，它是由计算机本身的系统结构逐渐演变过来的。它是由若 干台计算机以信息传输为主要目的而连接起来组成的系统，以 实现计算机或计算机系统之间的资源共享、数据通信、信息服 务与网络并行计算等为主要功能。
计算机网络作为一个信息处理系统，其构成的基本模式有 两种：对等模式和客户/服务器模式。
第8章 网络操作系统
1. 对等（Peer to Peer）模式 在对等模式中，网络上任一节点机所拥有的资源都作为网 络公用资源，可被其它节点机上的网络用户共享。在这种情况 下，一个节点机可以支持前、后台操作，当在前台执行应用程 序时，后台支持其它网络用户使用该机资源。也就是说，网络 上的一个节点机既可以作为客户机与其它节点机交往并访问其 资源，又可起到服务器的作用，它能管理本节点机的共享资源 并为其它节点机服务。此时可把对等模式中的节点机看成是客 户和服务器的组合体，因而有时也称其为组合站。
第8章 网络操作系统
3. 通信与同步 在计算机网络系统中，必须提供信息传输的基本功能，通 常以通信原语的形式出现。这些通信原语可供应用程序调用， 从而构成了用户与网络的接口。在两个进程的一次通信中，通 常可用发送（Send)原语和接收（Receive)原语来完成。但这两 条原语的执行也还存在两个问题，一是可靠性问题，二是同步 问题。
第8章 网络操作系统
(3) 网络服务软件。为支持服务器上资源共享，网络服务 器操作系统应提供一些核外实用程序供客户应用程序使用。这 些网络服务软件可以是文件服务、打印服务以及电子邮件服务 等。
(4) 网络安全管理软件。网络操作系统应对不同用户赋予 不同的访问权限，通过规定对文件和目录的存取权限等措施， 实现网络的安全管理。另外为了监测网络性能，及时了解网络 运行情况和发生故障，网络操作系统应配置网络管理软件。
物，它是由计算机本身的系统结构逐渐演变过来的。它是由若 干台计算机以信息传输为主要目的而连接起来组成的系统，以 实现计算机或计算机系统之间的资源共享、数据通信、信息服 务与网络并行计算等为主要功能。
计算机网络作为一个信息处理系统，其构成的基本模式有 两种：对等模式和客户/服务器模式。
第8章 网络操作系统
1. 对等（Peer to Peer）模式 在对等模式中，网络上任一节点机所拥有的资源都作为网 络公用资源，可被其它节点机上的网络用户共享。在这种情况 下，一个节点机可以支持前、后台操作，当在前台执行应用程 序时，后台支持其它网络用户使用该机资源。也就是说，网络 上的一个节点机既可以作为客户机与其它节点机交往并访问其 资源，又可起到服务器的作用，它能管理本节点机的共享资源 并为其它节点机服务。此时可把对等模式中的节点机看成是客 户和服务器的组合体，因而有时也称其为组合站。
第8章 网络操作系统
3. 通信与同步 在计算机网络系统中，必须提供信息传输的基本功能，通 常以通信原语的形式出现。这些通信原语可供应用程序调用， 从而构成了用户与网络的接口。在两个进程的一次通信中，通 常可用发送（Send)原语和接收（Receive)原语来完成。但这两 条原语的执行也还存在两个问题，一是可靠性问题，二是同步 问题。
第8章 网络操作系统
(3) 网络服务软件。为支持服务器上资源共享，网络服务 器操作系统应提供一些核外实用程序供客户应用程序使用。这 些网络服务软件可以是文件服务、打印服务以及电子邮件服务 等。
(4) 网络安全管理软件。网络操作系统应对不同用户赋予 不同的访问权限，通过规定对文件和目录的存取权限等措施， 实现网络的安全管理。另外为了监测网络性能，及时了解网络 运行情况和发生故障，网络操作系统应配置网络管理软件。
计算机操作系统第八章
统 FAT16、FAT32等。
系
操 • NTFS。Windows及Windows2000上的文件管理系统， 统
作 安全性和可靠性比较好。
系
二十一世纪计算机本科教育
操 作
8.2 文件的逻辑结构和物理结构
系 统 操 作
文件的逻辑结构——是指呈现在用户面前的文
件结构，是文件逻辑上的组织形式。
文件的物理结构——是指文件在存储介质上的
二十一世纪计算机本科教育
• UNIX操作系统对文件索引表做了精心的设计， 采用了多级混和索引结构
• 它将直接寻址、一级索引、二级索引和三级 索引融为一体，规定每个文件的索引结点使 用13个地址登记项。
• 其中，前10个登记项直接指出存放文件信息
的盘块号，属直接寻址。第11个登记项指向 操
一级索引块，内含若干一级索引存储块。第 作
l 位示图。系统划出若干字节，为每个文件存储设备
操 作
建立一张位示图，位示图中的一个位（bit）对应文件 系
存储空间的一个物理块。若该位为“1”，表示对应块 统
被占用，若该位为“0”，表示对应物理块空闲。
二十一世纪计算机本科教育
操
作 l 根据位示图进行盘块分配时，系统处理过程为：
系 （1）顺序扫描位示图，从中找出一个或一组其值为“0”
操 明显的。其特点有：
作
系 统统
l 既适合顺序存取，也方便随机存取。
操 l 索引结构容易实现记录的增、删和插入。
作 系 统
l 缺点是由于索引表的建立而增加了存储 操
空间的开销。
作 系
操
统
作
系
二十一世纪计算机本科教育
操 作
二级索引存储结构
第八章 网络操作系统
我们通常将网络操作系统（NOS）定义为：
使网络上各计算机能够方便而有效地共享网络资源，并为网络用户 提供共享资源管理服务和其他网络服务的各种软件与协议的集合。
网络操作系统管理的资源有：
工作站所访问的文件系统、在网络操作系统上运行的各种共享应用 程序、共享网络设备的输入/输出信息、网络操作系统进程间的CPU调 度等。
8.2.2 Windows NT Sever 的特点
Windows NT Server是一套功能强大、可靠性高并可进行扩充的网络 操作系统，同时还结合了Windows的许多优点。总的来看，它的特点 主要有以下几个：
内置的网络功能
通常的网络操作系统是在传统的操作系统之上附加网络软件。但是， Windows NT Server则把网络功能做在了系统之中，并将其作为输入输 出系统的一部分。
每一台计算机负责维护自己资源的安全性。
对等结构网络操作系统的优、缺点:
结构简单、网络中任意两个结点均可直接通信。 用户计算机要承担较重的通信管理、网络资源管理和网络服务管理 等工作，性能受到很大影响。
数据备份困难，网络的安全性无法保证。
2. 非对等结构网络操作系统
网络结点分为服务器和工作站两类。服务器采用高配置、高性能的 计算机，为网络工作站提供服务。而工作站一般为配置较低的PC机， 为本地用户和网络用户提供资源服务。
操作系统（OS），是计算机软件系统中的重要组成部分，它是计算 机与用户之间的接口。
单机的操作系统主要有以下一些基本特点：
由一些程序模块组成，管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源。
合理地组织计算机的工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提 供一个功能强、使用方便的工作环境。
只为本地用户服务，不能满足网络环境的要求。
计算机操作系统第四版教案
(1) 用户独占全机，即一台计算机的全部资源由上机用 户所独占。
(2) CPU等待人工操作。当用户进行装带(卡)、卸带(卡) 等人工操作时，CPU及内存等资源是空闲的。
整理课件 13
第一章 操作系统引论
2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式 为了解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛 盾，20世纪50年代末出现了脱机I/O技术。该技术是事先将 装有用户程序和数据的纸带装入纸带输入机，在一台外围机 的控制下，把纸带(卡片)上的数据(程序)输入到磁带上。当 CPU需要这些程序和数据时，再从磁带上高速地调入内存。
整理课件 9
第一章 操作系统引论
图1-2 I/O软件隐藏了I/O操作实现的细节
整理课件 10
第一章 操作系统引论
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力 1．不断提高计算机资源利用率 2. 方便用户 3. 器件的不断更新换代 4. 计算机体系结构的不断发展 5. 不断提出新的应用需求
整理课件 11
整理课件
2
第一章 操作系统引论
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用 1.2 操作系统的发展过程 1.3 操作系统的基本特性 1.4 操作系统的主要功能 1.5 OS结构设计 习题
整理课件 3
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用
操作系统的目标与应用环境有关。例如在查询系统中所 用的OS，希望能提供良好的人—机交互性；对于应用于工 业控制、武器控制以及多媒体环境下的OS，要求其具有实 时性；而对于微机上配置的OS，则更看重的是其使用的方 便性。
(1) 人—机交互。 (2) 共享主机。
整理课件 26
第一Байду номын сангаас 操作系统引论
(2) CPU等待人工操作。当用户进行装带(卡)、卸带(卡) 等人工操作时，CPU及内存等资源是空闲的。
整理课件 13
第一章 操作系统引论
2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式 为了解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛 盾，20世纪50年代末出现了脱机I/O技术。该技术是事先将 装有用户程序和数据的纸带装入纸带输入机，在一台外围机 的控制下，把纸带(卡片)上的数据(程序)输入到磁带上。当 CPU需要这些程序和数据时，再从磁带上高速地调入内存。
整理课件 9
第一章 操作系统引论
图1-2 I/O软件隐藏了I/O操作实现的细节
整理课件 10
第一章 操作系统引论
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力 1．不断提高计算机资源利用率 2. 方便用户 3. 器件的不断更新换代 4. 计算机体系结构的不断发展 5. 不断提出新的应用需求
整理课件 11
整理课件
2
第一章 操作系统引论
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用 1.2 操作系统的发展过程 1.3 操作系统的基本特性 1.4 操作系统的主要功能 1.5 OS结构设计 习题
整理课件 3
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用
操作系统的目标与应用环境有关。例如在查询系统中所 用的OS，希望能提供良好的人—机交互性；对于应用于工 业控制、武器控制以及多媒体环境下的OS，要求其具有实 时性；而对于微机上配置的OS，则更看重的是其使用的方 便性。
(1) 人—机交互。 (2) 共享主机。
整理课件 26
第一Байду номын сангаас 操作系统引论
操作系统第8章课件
8
i j k l m n o p
12
16
20
logical memory
24
physical Memory
a b c d e f g h
28
例
某页式存储系统页表如下，设每页 某页式存储系统页表如下，设每页1KB，请 ， 写出逻辑地址为8300时所对应的页号和页的 写出逻辑地址为 时所对应的页号和页的 地址，以及在内存中对应的物理地址。（ 。（请 地址，以及在内存中对应的物理地址。（请 详细写出运算过程） 详细写出运算过程） 系统页表： 系统页表：
5
内存空间保护的实现是通过CPU硬件对用 户模式所产生的每一个地址与寄存器地 址进行比较完成的 图8.2 只有OS可以通过特殊的特权指令来加载 基地址寄存器和界限地址寄存器
6
8.1.2 地址捆绑
程序以二进制可执行文件的形式存储在磁盘 上，为了执行，程序被调入内存并放在进程 空间中 在磁盘上等待调入内存以便执行的进程形成 输入队列 根据所使用的内存管理方案，进程在执行时 可以再磁盘和内存之间移动 许多系统允许用户进程放在物理内存的任意 位置 用户程序在执行前，需要经过多个步骤
12
使用重定位寄存器的动态重定 位
使用重定位寄存器的动态重定位
13
8.1.4 动态加载
一个子程序只有在调用时才被加载 更好的内存空间利用率，不用的子程序 不会被装入内存。 动态加载不需要操作系统提供特别的支 持。利用这种方法来设计程序主要是用 户的责任。不过，操作系统可以帮助程 序员，如提供子程序库以实现动态加载。
17
一个two-pass汇编程序的覆盖
18
8.2 交换
进程可以暂时从内存中交换出来到备份存储上， 当需要再执行时再调回到内存中。 备份存储 － 通常是快速磁盘。这必须足够大， 以便容纳所有用户的内存映象拷贝，它也必须 提供对这些内存映象的直接访问。 滚进、滚出 － 是交换策略的一个变种，被用 于基于优先权的调度算法中。如果一个更高优 先级进程来了且需要服务，内存管理可以交换 出低优先级的进程，以便可以装入和执行更高 优先级的进程。当更高优先级进程执行完后， 低优先级进程可以交换回内存以继续执行。
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流式文件，是指文件内的数据是一个完整的 字符流，不可以进一步细分。例如，源程序文件 就是由字符流组成的流式文件，可执行文件、字 符流文本文件的逻辑结构也都是流式的。对流式 文件，用户常常以长度来指定所需存取的信息， 也可以通过插入特殊符号来标识存取的界限。
记录式文件，在逻辑上可看成是一组记录的 集合。每个记录由彼此相关的若干个数据项组成。 记录式文件中的逻辑记录可依次编号，其序号称 为逻辑记录号（简称记录号）。
UNIX多级混和索引结构
例如：一个盘块号用4个字节表示，盘块尺寸为 4KB，那么一个盘块可存放1K个盘块号。
一级索引能够支持的存储容量是 1K*4KB=4MB；
二级索引能够支持的存储容量是 1K*1K*4KB=4GB；
三级索引能够支持的存储容量是 1K*1K*1K*4KB=4TB。
8.3 文件存储空间管理
文件存储空间是系统与多个用户共享的。用户对 文件只要求按名存取，至于文件在外存上具体的存放位 置、存取如何实现，用户概不关心。这些方面都是由文 件存储管理模块来统一管理的。
系统将外存储空间分成若干大小相等的物理块， 以块为单位来交换信息。当一个新文件要写入时，需要 在外存空间找出一系列块号连续或不连续的空闲块以供 分配。
时间标记，文件名最长30个字符。
• Ext2。Linux最常用的文件管理系统。 • NFS。网络文件管理系统。 • Hpfs。OS/2上的操作系统。 • FAT。最早用于MS-DOS，后用于Windows系列及OS/2等
操作系统，经过操作系统的不断改进，FAT又发展为 FAT16、FAT32等。
• NTFS。Windows及Windows2000上的文件管理系统，
UNIX混合索引存储结构
• UNIX操作系统对文件索引表做了精心的设计， 采用了多级混和索引结构
• 它将直接寻址、一级索引、二级索引和三级 索引融为一体，规定每个文件的索引结点使 用13个地址登记项。
• 其中，前10个登记项直接指出存放文件信息 的盘块号，属直接寻址。第11个登记项指向 一级索引块，内含若干一级索引存储块。第 12个登记项和第13个登记项分别实现二、三 级索引。
l 既适合顺序存取，也方便随机存取。 l 索引结构容易实现记录的增、删和插入。 l 缺点是由于索引表的建立而增加了存储
空间的开销。
二级索引存储结构
将索引表离散 存储，即将索 引表本身分为 若干个逻辑块， 存储在若干物 理盘块中，将 索引表所占的 各盘块号记入 另一个索引 表——索引表 的索引表。这 种结构就称两 级索引结构。
• 接口的统一性。用户可以使用统一的广义指令 或系统调用来存取各种介质上的文件，这样做 简单、直观，而且摆脱了对存储介质特性的依 赖以及使用I/O指令所做的繁琐处理。
现代操作系统中比较著名的文件管理系统
• Sysv。System v/386及Xenix使用的文件管理系统。 • Minix。最老的UNIX文件管理系统，它可靠，但没有
• 文件命名 • 文件组成（右图）
文件管理系统功能
• 按名存取 • 文件组织 • 存储空间管理 • 文件共享和保护 • 文件操作
文件管理系统结构
一个好的文件管理系统应具有以下特点：
• 使用的方便性。按名存取的实现，使文件的物 理结构和存放的物理位置对于用户都成了透明 的。
• 数据的安全性。好的文件管理系统能提供有效 的保护措施，以保证文件信息的安全。
l 链接指针的可靠性是个问题。存取文件时，如果哪个 指针丢失或被破坏，则错误的指针可能指向其他文件 而导致混乱。
磁盘文件的索引存储结构
为每个文件 分配一个索 引块，有效 索引表登记 其各逻辑块 与外存物理 块的对应关 系，并在文 件FCB中登记 该文件索引 块的地址。
索引结构除了具有离散存储方式的优点外， 存取方式更加灵活，但空间利用率低也是 明显的。其特点有：
文件存取方式
文件的顺序存取 按照文件的逻辑地址顺序存取。在记
录式文件中，这种操作体现为按照记录的 排用户按照记录编号
或者某一数据项的值随机存取存取任一记 录。
磁盘文件的顺序存储结构
文件信息占用 一组连续的盘 块，在外存上 顺序存放。顺 序存储的文件 称为连续文件， 这种文件不仅 在逻辑上是连 续的，在外存 上存放的空间 也是连续的。
链式结构的特点
l 采用离散分配方式。磁盘上的所有空闲块都可以被利 用，消除了外部碎片。
l 易于文件增长或收缩。当文件需要增长时，可动态为 其分配新的盘块，并用指针链接起来，收缩时只要从 链中取消不需要的块即可。
l 指针本身需占用存储空间。如果采用的是隐式链接， 磁盘块中需要付出存储指针的空间；如果采用的显式 链接，需要存储FAT表。
第8章 文件管理
文件的基本概念、文件命名、文件分类 文件管理系统的功能和组成 文件的逻辑结构和物理结构 目录管理 文件共享、保护与保密 外存空间的分配和回收、外存空闲区管理
8.1 文件管理系统概述
• 文件——是在逻辑上具
有完整意义的一组相关 信息的集合。它可以是 一组相关的字符流集合， 也可以是一组相关的记 录集合，通常被保存在 外存储器上。
顺序存储结构
☺优点：管理简单；
存取速度快； 既适合顺序存取，也适合随机存取。
L缺点：外存空间利用率低；
必须预先知道文件的长度； 不便于文件的扩展。
磁盘文件的隐式链接存储结构
每个文件 的FCB中 只登记起 始盘块和 末盘块号， 其它盘块 号均由链 接指针记 录。
磁盘文件的显式链接存储结构
是指将用于链 接文件各盘块 的指针，“显 式”地存放在 外存的一张链 接表当中。该 表在整个磁盘 仅设置一张， 登记了分配给 文件的所有盘 块的链接关系， 故将该表称为 文件分配表FAT。
安全性和可靠性比较好。
8.2 文件的逻辑结构和物理结构
文件的逻辑结构——是指呈现在用户面前的文
件结构，是文件逻辑上的组织形式。
文件的物理结构——是指文件在存储介质上的
存储结构，是文件在外存空间上的组织形式。
文件的逻辑结构 文件的物理结构
流式结构
记录式结构 顺序结构 链式结构 索引结构
文件逻辑结构
记录式文件，在逻辑上可看成是一组记录的 集合。每个记录由彼此相关的若干个数据项组成。 记录式文件中的逻辑记录可依次编号，其序号称 为逻辑记录号（简称记录号）。
UNIX多级混和索引结构
例如：一个盘块号用4个字节表示，盘块尺寸为 4KB，那么一个盘块可存放1K个盘块号。
一级索引能够支持的存储容量是 1K*4KB=4MB；
二级索引能够支持的存储容量是 1K*1K*4KB=4GB；
三级索引能够支持的存储容量是 1K*1K*1K*4KB=4TB。
8.3 文件存储空间管理
文件存储空间是系统与多个用户共享的。用户对 文件只要求按名存取，至于文件在外存上具体的存放位 置、存取如何实现，用户概不关心。这些方面都是由文 件存储管理模块来统一管理的。
系统将外存储空间分成若干大小相等的物理块， 以块为单位来交换信息。当一个新文件要写入时，需要 在外存空间找出一系列块号连续或不连续的空闲块以供 分配。
时间标记，文件名最长30个字符。
• Ext2。Linux最常用的文件管理系统。 • NFS。网络文件管理系统。 • Hpfs。OS/2上的操作系统。 • FAT。最早用于MS-DOS，后用于Windows系列及OS/2等
操作系统，经过操作系统的不断改进，FAT又发展为 FAT16、FAT32等。
• NTFS。Windows及Windows2000上的文件管理系统，
UNIX混合索引存储结构
• UNIX操作系统对文件索引表做了精心的设计， 采用了多级混和索引结构
• 它将直接寻址、一级索引、二级索引和三级 索引融为一体，规定每个文件的索引结点使 用13个地址登记项。
• 其中，前10个登记项直接指出存放文件信息 的盘块号，属直接寻址。第11个登记项指向 一级索引块，内含若干一级索引存储块。第 12个登记项和第13个登记项分别实现二、三 级索引。
l 既适合顺序存取，也方便随机存取。 l 索引结构容易实现记录的增、删和插入。 l 缺点是由于索引表的建立而增加了存储
空间的开销。
二级索引存储结构
将索引表离散 存储，即将索 引表本身分为 若干个逻辑块， 存储在若干物 理盘块中，将 索引表所占的 各盘块号记入 另一个索引 表——索引表 的索引表。这 种结构就称两 级索引结构。
• 接口的统一性。用户可以使用统一的广义指令 或系统调用来存取各种介质上的文件，这样做 简单、直观，而且摆脱了对存储介质特性的依 赖以及使用I/O指令所做的繁琐处理。
现代操作系统中比较著名的文件管理系统
• Sysv。System v/386及Xenix使用的文件管理系统。 • Minix。最老的UNIX文件管理系统，它可靠，但没有
• 文件命名 • 文件组成（右图）
文件管理系统功能
• 按名存取 • 文件组织 • 存储空间管理 • 文件共享和保护 • 文件操作
文件管理系统结构
一个好的文件管理系统应具有以下特点：
• 使用的方便性。按名存取的实现，使文件的物 理结构和存放的物理位置对于用户都成了透明 的。
• 数据的安全性。好的文件管理系统能提供有效 的保护措施，以保证文件信息的安全。
l 链接指针的可靠性是个问题。存取文件时，如果哪个 指针丢失或被破坏，则错误的指针可能指向其他文件 而导致混乱。
磁盘文件的索引存储结构
为每个文件 分配一个索 引块，有效 索引表登记 其各逻辑块 与外存物理 块的对应关 系，并在文 件FCB中登记 该文件索引 块的地址。
索引结构除了具有离散存储方式的优点外， 存取方式更加灵活，但空间利用率低也是 明显的。其特点有：
文件存取方式
文件的顺序存取 按照文件的逻辑地址顺序存取。在记
录式文件中，这种操作体现为按照记录的 排用户按照记录编号
或者某一数据项的值随机存取存取任一记 录。
磁盘文件的顺序存储结构
文件信息占用 一组连续的盘 块，在外存上 顺序存放。顺 序存储的文件 称为连续文件， 这种文件不仅 在逻辑上是连 续的，在外存 上存放的空间 也是连续的。
链式结构的特点
l 采用离散分配方式。磁盘上的所有空闲块都可以被利 用，消除了外部碎片。
l 易于文件增长或收缩。当文件需要增长时，可动态为 其分配新的盘块，并用指针链接起来，收缩时只要从 链中取消不需要的块即可。
l 指针本身需占用存储空间。如果采用的是隐式链接， 磁盘块中需要付出存储指针的空间；如果采用的显式 链接，需要存储FAT表。
第8章 文件管理
文件的基本概念、文件命名、文件分类 文件管理系统的功能和组成 文件的逻辑结构和物理结构 目录管理 文件共享、保护与保密 外存空间的分配和回收、外存空闲区管理
8.1 文件管理系统概述
• 文件——是在逻辑上具
有完整意义的一组相关 信息的集合。它可以是 一组相关的字符流集合， 也可以是一组相关的记 录集合，通常被保存在 外存储器上。
顺序存储结构
☺优点：管理简单；
存取速度快； 既适合顺序存取，也适合随机存取。
L缺点：外存空间利用率低；
必须预先知道文件的长度； 不便于文件的扩展。
磁盘文件的隐式链接存储结构
每个文件 的FCB中 只登记起 始盘块和 末盘块号， 其它盘块 号均由链 接指针记 录。
磁盘文件的显式链接存储结构
是指将用于链 接文件各盘块 的指针，“显 式”地存放在 外存的一张链 接表当中。该 表在整个磁盘 仅设置一张， 登记了分配给 文件的所有盘 块的链接关系， 故将该表称为 文件分配表FAT。
安全性和可靠性比较好。
8.2 文件的逻辑结构和物理结构
文件的逻辑结构——是指呈现在用户面前的文
件结构，是文件逻辑上的组织形式。
文件的物理结构——是指文件在存储介质上的
存储结构，是文件在外存空间上的组织形式。
文件的逻辑结构 文件的物理结构
流式结构
记录式结构 顺序结构 链式结构 索引结构
文件逻辑结构