操作系统概念（高等教育出版社，第七版）复习——第十一章：文件系统实现

第十一章 文件系统实现

基础知识

文件系统实现（超重点）

一个磁盘可分为多个分区，或者一个卷可横跨多个磁盘上的数个分区。分区可以是“生的”，即没有文件系统，也可以是“熟的”，即含有文件系统。

目录实现

线性列表、哈希表

分配方法

连续分配：每个文件在磁盘上占有一个连续的块。

链接分配：每个文件是磁盘块的链表，磁盘块分布在磁盘的任何一个地方，目录包括文件的第一块的指针和最后一块的指针。

索引分配：通过把所有指针放在一起（即通过索引块）来解决。

链接分配的变种：建立文件分配表（FAT）。通过多备份几个FAT来增强可靠性。

链接分配提高了连续分配的外部碎片和大小声明的问题。

索引分配提高了链接分配的可靠性。

索引分配包括链接方案、多层索引、组合方案。

空闲空间管理

位向量、链表、组、计数

位向量（位图）

如果一块为空闲，那么其位为1，如果一块已分配，其位为0.

第一个空闲块=（值为0的字数）×（一个字的位数）+第一个值为1的位的偏移

链表

通过链表将空闲空间连接起来

组（grouping）

将n个空闲块的地址存在第一个空闲块中。这些块中前n-1块个确实为空，而最后一块包含另外n个空闲块的地址。

计数

记录第一块的地址和紧跟第一块的连续的空闲块的数量n

效率与性能

课后作业

2.

优点：根据指针可以找到位置，简单有效。

缺点：如果不缓存会导致大量的磁头寻道时间。

 

6.

连续分配：

a. 初始地址加逻辑地址等于物理地址

b. 1

链接分配：

a. 根据链表依次寻找

b. 4

索引分配：

a. 获取指向物理地址的指针

b. 2

 

10.

日志文件系统可防止系统崩溃时导致的数据不一致问题。对文件系统元数据的更改都被保存在一份单独的日志里，当发生系统崩溃时可以根据日志正确地恢复数据。除此之外，日志使系统重新启动时不必进行文件系统的检查，从而缩短了恢复时间。

思考题

文件系统的目录实现：

线性表：简单；查找需要线性搜索，费时

哈希表：搜索快；会出现冲突；依赖哈希表大小、哈希函数

 

说明几种文件分配方式的思想、特点：

连续分配：

简单，可以随机存取，速度快，适合文件系统不变动的情况，有外部碎片会浪费空间，文件不能变大

链接分配：

简单，没有外部碎片，创建时无需声明所需空间，需要空间存储指针，不能随机存取，可靠性低

索引分配：

随机存取，创建时无需声明所需空间，没有外部碎片，浪费空间，索引块的指针开销通常大于链接分配的指针开销

 

说明几种磁盘空闲空间的管理方法的思想及特点(优点及缺点)：

位向量：

位示图空闲为1，已分配为0，存储在磁盘上，检索时装入主存；或放在超级块中。

简单，容易获得连续文件，效率低。

链表：

链表的头放在超级块中。

不易得到连续空间，不占用额外磁盘空间。

组：

建立一个类似于分区内存管理中的分区表；每个表项记录第一块的地址和与第一块连续的空闲块的数量。

容易找到连续的空间，需要额外的空间。

计数：

需要额外空间（磁盘上有一个“空闲盘块表”）；为磁盘上的每个空闲连续存储空间中的磁盘块建立一个表项。

适合连续文件空间的连续分配。

 

为提高文件系统的性能，可采用哪些措施：

磁盘cache

同步读写与异步读写结合

优化顺序访问

采用立即释放与提前预读顺序

让磁盘块在内存中驻留足够长时间

通过将内存部分作为虚拟磁盘或RAM磁盘来提高PC性能

尽量减少磁盘的访问频率