6 文件 磁盘管理

 

文件管理：把所管理的程序和数据组织成一系列的文件，并能进行合理的存储、使用等操作。
 

文件的逻辑结构：

无结构：字符流的形式（流文件

有结构：由相关记录组成（记录型文件 

有结构文件又分为：顺序文件、索引文件、索引顺序文件

文件的物理结构：

用文件的存储方式分类：顺序结构；链接式结构；索引式结构。

外存分配方式：

1）连续分配

为每一个文件分配一组相邻的盘块。 逻辑文件中的记录顺序与存储器中文件占用盘块的顺序一致。

优点：顺序访问容易，读写速度快

缺点： 会产生外存碎片。可紧凑法弥补，但需要额外的空间，和内存紧凑相比更花时间。

创建文件时要给出文件大小；存储空间利用率不高，不利于文件的动态增加和修改；

适用于变化不大顺序访问的文件，在流行的UNIX系统中仍保留了连续文件结构。如对换区

2）链接分配（不连续）

隐式链接：链接信息隐含记录在盘块数据中； 每个盘块拿出若干字节，记录指向下一盘块号的指针。

问题：只能顺着盘块读取，可靠性低

显式链接（FAT表）：记录盘块链接的指针显示地记录为一张链接表 所有已分配的盘块号都记录在其中，称文件分配表

为了提高文件系统访问速度，FAT一般常驻内存

例题：

3）索引分配：

每个文件单独建索引表（物理盘块索引），记录所有分配给它的盘块号； 建立文件时，便分配一定的外存空间用于存放文件盘块索引表信息；

①单级索引分配

②多级索引

③混合组织索引

一个索引结点定义为13个地址项：iaddr（0）~iaddr（12），总的来说分为两种：直接地址、间接地址 iaddr（0）~iaddr（9）存放直接地址，即存文件数据的盘块号； iaddr（10）存放单级索引的索引盘块号； 剩余的用于文件较大时存放多级索引数据。 iaddr（11）存放二级索引的主索引盘块号 iaddr（12）存放三级索引的主索引盘块号

存储空间的管理 

1）空闲表法和空闲链表法

空闲链表法之空闲盘块链：

将磁盘上的所有空闲空间，以盘块为单位拉成一条链。

空闲盘区链:

分配通常采用首次适应算法。回收盘区时，将回收区与相邻的空闲盘区相合并。 为提高检索速度，可以采用显式方法，为空闲盘区建立一张链表放在内存中。

2）位示图法

磁盘上的所有盘块都有一个二进制位与之对应，这样由所有盘块所对应的位构成一个集合，称为位示图。

相关计算：

顺序扫描位示图。找到为0的二进制位。 将所找到的一个或一组二进制位，转换成与之对应的盘块号。进行分配操作。 盘块号计算公式为：盘块号 = 列总数*（i-1）+ j; （注意下标i，j从1开始） 修改位示图。

3）成组链接法

空闲盘块号栈：存100个空闲盘块号，有一个计数指针，记录栈中还有的盘块数量，当取走最后一个盘块时，把最后一个盘块所指向的100个空闲盘块拿到空闲盘块号栈中，当收回大于100个空闲盘块的时候，把100个盘块放到第101个盘块中存贮，把第101个盘块的盘块号放在空闲盘块号栈中。

目录管理：把文件控制块的有序集合称为文件目录

引入索引节点：

文件目录占越大量的盘块，需进行的磁盘读写开销越大。减少实际检索的信息量就减少移动磁头的开销，提高速度； 目录一般是按名检索。而直到找到正确文件前，只关心文件名，不需要其它的文件描述信息，目录中这部分内容的调入不是必须的。

将文件名、文件具体信息分开，使文件描述信息单独形成一个索引结点。

目前常用的目录结构形式有：单级目录、两级目录、多级目录 

文件共享与保护：索引结点、符号链：

硬链接（Hard Link）默认情况下，ln产生硬链接。原文件和连接文件的FCB记录了相同的inode地址。 建立硬链接时，链接文件和被链接文件必须位于同一个文件系统中，并且不能建立指向目录的硬链接。

符号链接（Symbolic Link）。和win下的快捷方式差不多。包含所链接文件的路径。可链接任意文件或目录，可链接不同文件系统的文件，甚至可以链接不存在的文件，网络文件。

 两种共享方式的比较：

硬链接(基于索引节点)：

只能文件链接，不能对目录做硬链接（可能导致du类命令死循环遍历）； 只能在同一个文件系统范围内进行，不能跨文件系统。 删除文件时，如果还有其他链接链至该文件，则该文件不能被删除。

软链接(符号链接)：

虽然实现起来相对麻烦一些，访问速度相对慢一些，但适用范围和灵活性要大一些。 允许目录链接，允许不同文件系统间进行链接，这两个文件系统可以在同一个计算机上，也可以在不同的计算机上。 被链接文件的删除和符号链接的删除是完全相互独立的（返回“被链接文件不存在”的错误）。