文件管理

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2025-02-11

1 文件系统的基本概念

源文件属于ASCII文件，经过编译后得到的可执行文件属于普通文件
输入输出设备看作是特别文件
流式文件：由字符序列组成，文件内信息不再划分结构
文件的顺序存取：按文件记录的逻辑序号逐一存取
适合于随机存取的文件：一定适合顺序存取，反之不一定
文件目录项（文件控制块）：文件基本信息、存取控制信息、使用信息组成。基本信息包含文件物理位置
目录文件的目录项：文件管理信息、文件逻辑和物理结构信息、文件标识和控制信息、文件结构信息
文件管理信息：文件的建立日期、最后修改日期、最近访问日期和记账信息等
物理结构信息：文件存取位置信息
文件标识和控制信息：文件名、文件存取权限、文件kou ling口令等文件存取控制信息
文件目录和索引节点之间存在关系：索引节点中有文件的控制信息
目录文件由：文件控制块组成
目录文件永远不会为空，至少包含当前目录和父目录
文件系统：口令、存取控制、和用户权限表都是常用的文件保护方法，读写之后的关闭命令不属于文件保护
文件系统提供：按名存取（主要目的），使用户透明存储访问文件
逻辑文件：流式文件，记录式文件
文件：顺序存取和随机存取
文件系统：为每个文件建立了一个逻辑记录和物理块之间的对应关系的表，这个表文件是目录文件
特殊文件：在UNIX系统中，所有I/O设备都看作是特殊文件
无结构文件：流式结构，有结构文件可能是变长记录文件，可能是定长记录文件

2 文件系统实现

一个物理块存放一个或多个逻辑记录，多个物理块存放一个逻辑记录
文件：若干称为逻辑记录的单位组成，记录是文件进行存取操作的基本单位
文件信息的逻辑块号到磁盘物理块号的变换是由物理结构决定的
文件的存储方式：依赖于外存的分配方式
对顺序文件检索时，先从FCB中读出文件的第一个盘块号，对索引文件检索时，先从FCB中读出文件索引表始址
文件记录的成组与分解：是为了提高文件存储器的利用率
打开文件操作是把文件目录项（FCB）从磁盘拷贝到内存
空闲空间表：属于连续分配方式，仅适用于顺序文件
索引结构、链接结构实现文件长度可变的磁盘文件物理结构
文件目录：一般存放在外存
磁盘上物理结构为链接结构的文件只能顺序存取；链接文件用顺序存储高效，用随机存取低效
索引文件：既适合随机存取，也适合顺序存取
成组操作：缓冲区的长度应用最大逻辑记录长度乘成组因子
FAT16每个簇中盘块数可以为4、8、16、32、64

3 磁盘组织和管理

磁盘上的文件以 *盘块* 单位读写
磁盘一次的访问时间由：寻道时间、延迟时间（等待时间）、传输时间三部分组成
磁盘移臂调度是为了：缩短寻道时间、磁盘旋转调度是为了缩短延迟时间
先来先服务调度算法：未对寻道进行优化，其平均寻道时间较长
电梯算法：既考虑减少寻道时间，又不频繁变动臂的移动方向
在冗余磁盘阵列中，RAID0实现了带区组，数据是分成数据块保存在不同的驱动器上，数据吞吐量提高，负载平衡，缺点是没有数据差错控制，如果一个驱动器上的数据错了，其余驱动器上的数据就算是对的也没用了
确定磁盘在物理块上的位置：需要柱面号、磁头号、扇区号
寻道时间：磁头在移动臂的带动下到指定柱面的时间；延迟时间扇区旋转到磁头下所需时间
数据不是按照盘面顺序存放信息，而是按照柱面存放
磁盘驱动调度：移臂调度和旋转调度两部分组成
移臂调度算法：电梯调度、最短寻道时间优先、先来先服务算法
先来先服务算法：平均寻道时间最长
旋转调度：移臂后，由延迟时间决定执行次序
除去先来先服务以外,其余三种算法都是根据访问者的 *柱面位置* 来进行调度的
CSACN比SCAN要多访问头和尾两个位置
旋转调度的原则：让首先到达读写磁头下的扇区先进行传输
优化磁盘物理块分布的目的主要是减少等待（延迟）时间
提前读、延迟写：提高磁盘I/O速度
1. x表示某个逻辑块号
2. n个柱面（0～n-1）a为其中某个柱面
3. m个磁（ 0～m-1）b为其中某个磁头
4. k个信息块-每个磁道（1～k）c为其中某个块号 - 注意这里从1开始编号
5. x = mka + k*b + c
6. a = (x-1) DIV (k*m)
7. b = ((x-1) MOD (k*m)) DIV k
8. c = ((x-1) MOD (k*m)) MOD k + 1
9. 若磁道的编号从0开始，涉及到信息块的x和c有变化
10. x = mka + k*b + c + 1
11. c = ((x-1) MOD (k*m)) MOD k
没有考虑磁头移动方向：先来先服务、最短寻道时间优先，除非最短寻道出现饥饿现象，否则性能高
考虑磁头移动方向：电梯调度和循环扫描算法
旋转调度：考虑扇区号，应按照扇区从小到大顺序读写