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文件管理

文件的定义 一组有意义的信息集合

目录结构 文件之间如何组织起来

操作系统需要提供的其他文件管理功能 文件共享 文件保护

文件目录包含文件控制块 目录结构

文件控制块 文件控制块FCB是系统为管理文件而设置的一个数据结构，FCB是文件存在的标志，它记录了系统管理文件所需要的全部信息

4.3.1 目录结构

有 一级目录结构 二级目录结构 多级目录 （绝对路径 相对路径）

绝对路径 从盘符开始的路径

相对路径 从当前路径开始的路径

4.3.2 文件的结构

文件有逻辑结构 和物理结构

逻辑结构 包含 无结构的流式文件 和 有结构的记录式文件

物理结构 （文件的分配方式）连续分配 链接分配 索引分配

Q 假设文件系统采用索引节点管理，且索引节点有8个地址项 iaddr[0] ～ iaDddr[7] ，每个地址项大小为4B。 iaddr[0] ～ iaddr[4] 采用直接地址索引， iaddr[5] 和 iaddr[6] 采用一级间接地址索引， iaddr[7] 采用二级间接地址索引。假设磁盘索引块和磁盘数据块大小均为 1KB ，文件 File1 的索引节点如下图所示。若用户C访问文件 File1 中逻辑块号为5和 261 的信息，则对应的物理块号分别为（C）， 101 号物理块存放的是（D）。

A 89和 90 B 89和136 C 58和187 D 90和136

A File1的信息 B 直接地址索引表 C一级地址索引表 D 二级地址索引表首先依据题目内容，可以推出以下逻辑块号。注意：逻辑块号从 0 开始。逻辑块号 0 ~ 4，共 5 个，采用的是直接地址索引。

因为物理块每个地址项大小为 4B，磁盘索引块大小为 1KB，即 1024B。而 1024/4 = 256 个，所以一个磁盘索引块可以存放 256 个物理块地址。因此，可以就此推测出一级间接地址索引所对应的逻辑块号范围。
因为每个索引块可以存放 256 个物理块地址，所以第一个一级间接地址索引所对应的逻辑块号范围是 5 ~ 260；第二个一级间接地址索引所对应的逻辑块号范围是 261 ~ 516。
块号为 101 物理地址采用的是二级索引方式，它的线连接到的是一级地址索引表，其本身存放的是二级地址索引。

4.3.空闲存储空间的管理（位视图法）

1）空闲区表 将外存空间上一个连续未分配区域称为空闲区。操作系统为外存上所有空闲区建立一张空闲表来管理空闲存储空间

2）位视图 在外存上建立一张位视图，记录文件存储器的使用情况。每一位对应文件存储器上的一个物理块，取值0和1分别表示空闲和占用

3）空闲块链 每个空闲物理块中都有指向下一个空闲物理块的指针，所有空闲物理块构成一个链表，链表的头指针放在文件存储器的特定位置

4）成组链接法 在UNIX系统中，将空闲块分成若干组，每100个空闲块为一组，每组的第一个空闲块登记下一组空闲块的物理盘块号和空闲块总数。假如一个组的第一个空闲块号等于0，就意味着该组是最后一组，即无下一组空闲块。

Q 某文件管理系统在磁盘上建立了位示图（bitmap），记录磁盘的使用情况。若磁盘上物 理块的编号依次为：0，1，2，…；系统中的字长为32位，位示图中字的编号依次为：0， 1，2，…，每个字中的一个二进制位对应文件存储器上的一个物理块，取值0和1分别表 示物理块是空闲或占用。假设操作系统将4195号物理块分配给某文件，那么该物理块的使 用情况在位示图中编号为 （D） 的字中描述.系统应该将（B）
A 129 B 130 C 131 D 132

A 该字的第3位置 “0” B该字的第3位置 “1” C该字的第4位置 “0” D该字的第4位置 ”1“

1字32位 4195号物理块 编号从0开始 （4195+1）/32 = 131.125 即第132字

131 * 32 = 4192 即 0-4191 第132字中 4192 4193 4194 4195 位置从0计数 所以是第3位置

接下来，由于系统将4195号物理块分配给某文件，这意呸着这个物理块将被标记为已使用，即对应的位应该设置为“1”。

4.4 、设备管理

I/O设备的基本概念和分类

什么是I/O设备 将数据输入/输出计算机的外部设备

按使用特性 人机交互外部设备 存储设备 网络通信设备

按传输速率 低速设备 中速设备 高速设备

按信息交换单位 字设备 字符设备

I/O控制方式

	完成一次读/写的过程	CPU干预频率	每次I/O的数据传输单位	数据流向	优缺点
程序直接控制方式	CPU发出I/O命令后需要不断轮询	极高	字	设备-CPU-内存	尽量减少CPU对I/O过程的干预
中断驱动方式	CPU发出命令后可以做其他事，本次I/O完成后设备控制器发出中断信号	高	字	设备-CPU-内存
DMA方式	即Direct Memory Access（直接内存访问），是一种允许外设设备直接与系统主存进行数据交换而不需要CPU频繁干预的数据传输机制。在DMA传输过程中，数据可以直接从外设传输到内存，或者从内存传输到外设，而无需通过CPU作为中介进行逐个字节的复制。完成一次读/写的过程CPU干预频率每次I/O的数据传输单位数据流向优缺点程序直接控制方式。CPU发出I/O命令后需要不断轮询中断驱动方式CPU发出命令后可以做其他事，本次I/O完成后DMA控制器发出中断信号	中	块	设备-内存
通道控制方式	CPU发出命令后可以做其他事，本次I/O完成后通道发出中断信号	低	一组块	设备-内存

4.5 、微内核操作系统

	实质	优点	缺点
单体内核	将图形设备驱动及文件系统等功能全部在内核中实现，运行在内核状态和同一地址空间	减少进程通信和状态切换的系统开销，获得较高的运行效率	内核庞大 占用资源多 系统稳定安全性不好
微内核	只实现基本功能，将图形系统 文件系统 设备驱动及通信功能放在内核之外	便于裁剪移植，系统可靠性安全性较高 可用于分布式系统	用户状态和内核状态频繁切换。系统效率不如单体内核