文件管理

文件管理

用户的输入输出以文件为基本单位

文件存储管理

文件的逻辑结构、物理结构

存储逻辑结构：逻辑结构是为了方便用户而设计

• 流式文件：以字节 B 为单位
• 记录式文件
  • 连续文件
  • 链接文件
  • 索引文件
  • 散列文件

存储物理结构：文件实际存储在磁盘中的结构

• 连续分配：支持随机访问，不易于扩展，存在外部碎片
• 链式分配：分为隐式和显式（链接表 FAT，不支持重名），无外部碎片
• 索引分配：既支持随机访问，也易于扩展

文件控制块：FCB，类似于 PCB，一个文件对应一个

索引节点：FCB 的简化版本，为了减少内存占用（当文件打开后，其 FCB 将被复制到内存中的文件打开表），同样每个文件对应一个索引结点

在索引结构下，每个文件都有一张索引表，记录其每个索引记录的逻辑地址，注意是逻辑地址，物理地址的转换涉及存储管理和硬件（上一章的内容）

• 且索引结构下索引结点的地址项记录的是该文件索引表的始地址

文件的硬链接、软链接

• 软链接的计数器单独存在，初始化为 1，原文件删除后不影响软链接计数器
• 硬链接的计数器初始化为 n+1，n 为建立连接前原文件计数器 count 的取值，当硬链接的文件被删除一份时，count 减一

文件的数量上限，和页面数量上限类似，与地址编码有关，如若记录索引结点的地址位数为 4B，即 32 位，则文件最多有 2^32 个

目录管理

文件目录：用于存放各文件的 FCB 或索引结点信息，同时也是一个文件，叫做目录文件

二级目录：允许重名，但不能对文件分类，缺乏灵活性

树形目录：会增加访问磁盘的次数

文件系统

用户权限和文件权限共同实现对文件的保护功能

从用户角度看，操作系统引入文件系统的目的是：实现对文件按名存取

外存空间管理：空闲磁盘管理

• 空闲表法
• 空闲链表法
• 位示图：位示图法只能用在空闲磁盘空间的管理
• 成组链接法：UNIX

注意 FAT（文件分配表）也可以用于管理空闲和非空闲的磁盘空间，但不允许同名文件

• 记得吗，在文件的逻辑结构中，显式链接文件（静态链表）结构，next 指向下一个空闲块，若 next < 0 则说明块被占用

动态分区存储管理（上一章的），最佳适应算法那里，记得不，为什么我会写在这？

虚拟文件系统：VFS

• 超级块对象
• 索引结点对象
• 目录项对象
• 文件对象

外设管理

I/O 管理

I/O 设备实际上属于一种特殊的文件管理，OS 将其作为文件进行管理

缓冲技术：为了解决 CPU 和设备速度不匹配问题

• 单缓冲区
• 双缓冲区
• 缓冲池

计算任务最快时间，类似流水线的计算方法，着眼于当前状态到下一同一状态所经时间

设备独立性软件

设备无关性：用户在编程时使用的设备和实际的物理设备无关（设备无关性和设备独立性是一个东西）

SPOOLing 技术

• 输入输出井
• 输入输出缓冲区
• 输入输出进程

SPOOLing 的特点

• 加快作业执行速度
• 使独占设备虚拟为共享设备
• 无需独占设备

但注意，虽然是使成为共享设备，但实际上实现的是物理设备的虚拟分配

文件系统和设备驱动程序之间的接口：设备开关表

磁盘管理

磁盘调度算法

• 先来先服务：FCFS
• 最短寻道时间优先：SSTF
• 电梯调度算法：SCAN
• 优化的电梯调度算法：C-SCAN

读写磁盘最重要的耗时：寻道时间

分布式和网络操作系统

什么是分布式 OS：指把多个处理机通过线路互联而构成的统一的系统，该系统的处理和控制分布在各个处理机上

主要特点：分布性、自治性、模块性、并行性

主要功能：数据迁移、分布式进程同步、任务分配、资源管理

分布式 OS 和网络 OS 的主要区别

• 通信和资源方面：分布式 OS 透明性强，系统中节点无主从之分，都可以共享系统中全部资源，多个节点间共同协作完成同一任务；而网络 OS 共享同一个服务器资源
• 故障处理方面：当分布式 OS 单节点机出现故障时，系统仍可使用