第四章 檔案系統
檔案是以計算機硬碟為載體儲存在計算機上的資訊集合。
檔案管理系統：作業系統中負責管理和儲存檔案資訊的軟體機構。
檔案系統由三部分組成：與檔案管理有關的軟體，被管理檔案，實施檔案管理檔案所需要資料結構。
對於使用者而言，檔案系統最主要的功能：實現檔案的基本操作，按名儲存和查詢，組織成合適的結構，具有基本的檔案共享和檔案保護能力。
檔案系統還需要管理與磁碟的資訊交換，完成檔案邏輯結構和物理結構的變換，組織檔案在磁碟的存放，採取好的檔案排放順序和磁碟排程方法提高系統的效能。
檔案的邏輯結構是為了方便使用者設計。
檔案的邏輯結構分為無結構檔案（流式檔案將資料按順序組織成紀錄並積累儲存，只能通過窮舉搜尋）、有結構檔案（記錄式檔案按結構的組織形式）
有結構檔案按記錄的組織形式分為順序檔案，索引檔案，索引順序檔案，直接檔案或雜湊檔案
順序檔案分為串結構（記錄之間順序與關鍵字無關）和順序結構（與關鍵字有關）
索引檔案：為變長檔案建立索引表，提高查詢速度
索引順序檔案：順序檔案和索引檔案的結合
目錄檔案存放的資訊是該目錄的所有子目錄和資料檔案的目錄。
相對路徑是從當前目錄開始，絕對路徑是從根目錄開始。
單極目錄：實現按名訪問，但查詢速度慢，不允許重名，不便於檔案共享
二級目錄：解決檔案重名問題，實現訪問控制，但缺乏靈活，不能分類
樹形結構：可以對檔案分類，不便於檔案共享
無環圖結構：實現檔案共享
檔案控制塊fcb:基本資訊，訪問控制資訊，使用資訊
檔案共享有基於索引結點的硬鏈結，和基於符號鏈的軟鏈結。
口令和加密保護是為了防止檔案被他人訪問或竊取，訪問控制時用於控制使用者對檔案的訪問方式。
現代作業系統時將訪問控制列表和使用者、組和其他成員訪問相結合。
對於多級目錄結構，不僅需要保護檔案，還需要保護目錄，需要提供目錄保護機制。
設定當前工作目錄的主要目的是加快檔案的檢索速度。
開啟檔案的操作是把指定檔案的目錄複製到記憶體制定區域。把fcb讀入記憶體。
unix系統中，輸入輸出裝置是一種特殊檔案。
read系統呼叫需要open開啟時候返回的指向開啟檔案表中的乙個條目的指標，不需要檔名。
對乙個檔案的訪問，由檔案屬性和使用者訪問許可權共同限制。
訪問控制由系統實現，加密控制由使用者實現。
乙個檔案存放在磁帶中通常採用連續存放，在磁碟中不採用連續存放。不同的檔案系統存放的方法不同。
檔案的讀寫速度取決於磁碟的效能。
檔案的邏輯結構取決於使用者，物理結構取決於檔案系統設計者正對硬體結構所採取策略。
磁帶介質很難實現鏈結結構和索引結構。
檔案的邏輯結構和物理結構都引入索引的概念，邏輯索引是加快資料的定位，物理索引是管理不連續的物理塊。
在單級目錄中，每當新建乙個檔案，必須先檢索所有的目錄項，以保證新檔名在目錄中是唯一。
檔案系統層次結構：使用者呼叫介面（提高檔案及目錄的呼叫）——檔案目錄系統（管理檔案目錄）——訪問控制驗證（軟體確認訪問的合法性）——邏輯檔案系統與檔案資訊緩衝區（邏輯位址的相對塊號）——物理檔案系統（邏輯記錄所在相對塊號轉換成實際實體地址）——分塊模組(管理輔存空間)/裝置管理程式模組
目錄實現的基本方法有線性列表（使用儲存檔名和資料塊指標）和雜湊表（根據檔名得到乙個值，返回乙個指向線性列表中元素的指標）。
檔案物理結構有兩方面：檔案的分配方式和檔案儲存空間管理。
檔案的分配方式是對磁碟非空閒區的管理。
檔案儲存空間管理是對磁碟空閒塊的管理。
更多的是一種系統一種分配方法，rdos系統對三種方法都支援。
連續分配支援順序訪問和直接訪問，檔案不易擴充套件，要求連續的儲存空間，容易產生碎片
鏈結分配消除外部碎片，分為顯式鏈結（把鏈結檔案各物理塊的指標從塊末尾提取，存放到一張鏈結表，整個磁碟就設定一張），隱式鏈結（無法直接訪問盤塊，通過指標順序訪問）。
鏈結的顯式鏈結，分配給檔案的所有盤塊號都在表中，這個表稱為檔案分配表（fat）
鏈結分配不能直接訪問（fat除外）
索引分配解決外部碎片可隨機訪問，也可直接訪問，查詢效率高，便於檔案刪除，缺點是索引表會占有一定的儲存空間。
索引分配：鏈結方案（多個索引塊鏈結），多層索引（第一層索引指向第二.層...），混合索引（系統既採用直接位址，又採用單級索引或者二級索引分配方式)。
使用索引分配，首先要讀索引塊內容，再訪問具體的磁碟塊。
檔案儲存器空間：檔案區和目錄區分離
檔案儲存裝置的管理實質是空閒塊的組織和管理
（1）空閒表法：屬於連續分配方式，所有空閒區按起始盤塊號遞增排序。
（2）空閒鍊錶法：空閒盤塊鏈，空閒盤區鏈。不適用大型檔案系統
（3）位示圖法：利用二進位制的一位表示磁碟中乙個盤塊的使用情況。
分配 盤塊號=n（i-1）+j 改map[i，j]=1
** i=（b-1）div n+1 j=（b-1）%n+1 改map[i，j]=0
（4）成組鏈結法（unix系統）
磁碟是表面塗有磁性物質的金屬或塑料構成的圓形碟片，通過磁頭的導體線圈從磁碟中訪問資料。磁軌，扇區。
磁碟的儲存能力受限於最內道的最大記錄密度。
扇區是磁碟可定址的最小儲存單位，
一次磁碟讀寫操作的時間由尋找時間，延遲時間，傳輸時間決定。
尋找時間（將磁頭移動到指定磁軌所需要的時間）ts=m*n+s（驅動常數*跨磁軌+啟動時間）
延遲時間（磁頭定位到某乙個磁軌的扇區所需要時間）tr=1/2r**速分之一）跟檔案結構有關，跟磁碟空閒區的分配程式有關。
除了減少尋找時間，減少延遲時間也是提高磁碟傳輸效率重要因素。
減少延遲時間可通過盤面扇區進行交替編號，對不同盤面進行錯位命名。
傳輸時間（從磁碟讀出或向磁碟寫入資料所經歷時間）tt=b/rn(每次讀寫位元組數/（每秒轉數乘一轉位元組數）)
總的平均訪問時間ta=ts+tr+tt
扇區資料的處理影響傳輸時間。
排程演算法決定尋找時間，從而決定總的訪問時間。
磁碟排程演算法有先來先服務，最短尋找時間，掃瞄演算法，迴圈掃瞄。
預設scan演算法，c-scan演算法為look，c-look排程。朝給定方向移動前會檢視是否有請求。
磁碟管理初始化對磁碟進行低階格式化和邏輯格式化。
引導塊存放自舉程式。
壞塊是硬體故障，作業系統不能修復。
作業系統第四章
2 分割槽分配演算法 動態分割槽方式，分割槽多 大小差異各不相同，此時把乙個新作業裝入記憶體，更需選擇乙個合適的分配演算法，從空閒分割槽表 鏈中選出一合適分割槽 首次適應演算法ff 迴圈首次適應演算法 最佳適應演算法 最差適應演算法 快速適應演算法 4 動態重定位分割槽分配 有緊湊功能的動態分割槽分...
作業系統第四章
常用排程演算法 先來先服務演算法 fcfs 短程序優先演算法 spf 短剩餘時間優先演算法 srt 最高響應比優先演算法 hrrn 時間片輪轉演算法 rr 和多級反饋演算法 mfq 先來先服務演算法 fcfs 基本思想是按照程序進入就緒佇列的先後次序來分配處理機.採用不可剝奪方式 fcfs演算法很少...
408作業系統第四章總結
這一章主要講了檔案，由資料項，之後資料項組合成為記錄，之後相似的記錄組合成為了檔案。文科有各種屬性如，名稱，識別符號，型別，位置等。之後講解了檔案的操作，建立檔案，寫 讀檔案，檔案重定位和檔案的開啟和關閉。檔案分為邏輯結構和物理結構，邏輯結構是使用者的觀點看到檔案的，而物理結構是看到在外存上的組織方...