操作系统--文件部分

四、文件

文件的引入

文件的属性

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-aqh35pmc-1596018270562)(http://cdn.comewei.xyz/qiuniuimg/操作系统文件向上提供功能.PNG)]

文件的逻辑结构

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• 文件(按结构分类)

  • 无结构文件：文件内部的数据就是一系列二进制流或字符流组成，又称为"流式文件".比如Windows操作系统中的.txt文件

  • 有结构文件：由一组相似的记录组成，又称"记录式文件"。每条记录由若干个数据项组成。如：数据库表文件。一般来说，每条记录有一个数据项可作为关键字(作为识别不同记录的ID)。根据各条记录的长度(占用的存储空间)是否相等，又可以分为定长记录和可变长记录两种

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  • 总结：

文件目录

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  ​ 文件控制块

  

  

  

• 目录结构——单级目录结构

  • 实现了"按名存取"，但是不允许文件重名
  • 创建一个文件时，需要检查目录表中有没有重名文件，确定不重名后才能建立文件，并且将新文件对应的目录项插入目录表中
  • 不适合用于多用户操作系统

• 目录结构——两级目录结构[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Hg1rVxZ6-1596018270573)(图片/操作系统/两级目录结构.PNG)]

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  • 树形目录结构可以很方便地对文件进行分类，层次结构清晰，也能够更有效地进行文件的管理和保护。但是，树形结构不便于实现文件的共享。为此，提出了**“无环图目录结构”**。
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• 文件的物理结构

  • 操作系统需要对磁盘块进行管理
    • 对非空闲磁盘块的管理(存放了文件数据的磁盘块)
    • 对空闲磁盘块进行管理

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• [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-NgTj1pYJ-1596018270578)(http://cdn.comewei.xyz/qiuniuimg/文件分配方式——连续分配.PNG)]

  读取某个磁盘块时，需要移动磁头。访问的两个磁盘块相隔越远，移动磁头所需的时间就越长。

  结论：连续分配的文件在顺序读/写时速度最快

• 优点：支持顺序访问和直接访问(即随机访问)；连续分配的文件在顺序访问时速度最快
• 缺点：不方便文件拓展；存储空间利用率低，会产生磁盘碎片

文件分配方式——链接分配

• 分类：

  • 隐式链接
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  • 显式链接
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• 文件存储空间管理

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  • 成组链接法——分配一个空闲块
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  • 成组链接法——分配多个空闲块
  • [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-nX4GOFUI-1596018270592)(http://cdn.comewei.xyz/qiuniuimg/成组分配法.PNG)]
  • 成组链接法——回收
    • 当分组未满
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    • 当分组已满
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文件向上提供的基本操作

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文件共享

• 分类

  • 基于索引结点的共享方式(硬链接)
  • 基于符号链的共享方式(软链接)
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• [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-AwDXcZLg-1596018270600)(http://cdn.comewei.xyz/qiuniuimg/基于索引结点的共享方式.PNG)]

• [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-0sQP2nlU-1596018270601)(http://cdn.comewei.xyz/qiuniuimg/基于符号链的共享方式(软链接)].PNG)

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  文件保护

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• 口令保护

• [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-gjITtnnW-1596018270602)(http://cdn.comewei.xyz/qiuniuimg/口令保护.PNG)]

• 加密保护

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磁盘的结构

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• [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-aREPB0zl-1596018270606)(http://cdn.comewei.xyz/qiuniuimg/image-20200729162642663.png)]
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• [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-BKuvZZj9-1596018270608)(http://cdn.comewei.xyz/qiuniuimg/image-20200729163231232.png)]

磁盘调度算法

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  延迟时间和传输时间都与磁盘转速相关，且为线性相关。而转速是硬件的固有属性，因此操作系统也无法优化延迟时间和传播时间。但是操作系统的磁盘调度算法会直接影响寻道时间。

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• 因为扫描算法(SCAN)中第一个缺点是要达到最边上的磁道才开始"掉头"，所以我们开始引入LOOK调度算法进行解决第一个缺点

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• 扫描算法的第二个缺点是各个位置的磁道响应不平均，所以提出了循环扫描算法(C-SCAN)

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减少硬盘读取的延迟时间

逻辑上相邻的扇区，物理上也相邻。但是读完一个扇区后需要一定时间进行处理，所以读入连续的逻辑扇区，可能需要很长的"延迟时间"。

• 解决方法

  • 交替编号

    • 若采用交替编号的策略，即让逻辑上相邻的扇区在物理上有一定的间隔，可以使读取连续的逻辑扇区所需要的延迟时间更小。

    为什么磁盘地址设计为(柱面号，盘面号，扇区号)

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  • [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-llLmLE9o-1596018270618)(http://cdn.comewei.xyz/qiuniuimg/image-20200729172656768.png)]

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• 错位命名

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磁盘的管理

磁盘初始化