计算机操作系统第八章-磁盘存储器的管理.doc

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1、第八章磁盘存储器的管理第一节文件的物理结构和外存的分配方式一、概述磁盘是一种可直接存取的随机存储器(这一点与内存相似)，一个逻辑盘可以看作一片连续的存储空间。确定外存空间的分配方式(组织文件的物理结构)主要考虑：提高文件的访问速度、有效地利用外存空间。常用的外存分配方法有：连续分配、链接分配、索引分配。二、磁盘存储空间的结构磁盘说明图1盘块(扇区)是磁盘上的最小存储分配单位，每个盘块有唯一编号；地址是：磁道(柱面)号+扇区号+盘面号；从盘块编号到地址的转换由硬件完成，在OS中一个盘块的地址就是盘块编号。一般一

2、个盘块的大小与内存分页中页(内存块)的大小一致，一页存放到一个盘块中。三、连续分配1、思想方法为每个文件分配一组位置相邻接的盘块(磁盘上的地址连续/盘块编号连续的盘块)，文件中的逻辑页被顺序地存放到邻接的各物理盘块中。这保证了文件中的逻辑顺序与文件占用盘块顺序的一致性。这样物理结构的文件称为顺序文件；每个文件都从分配给它的一个盘块的第一个字节开始存放。文件地址：在文件的目录中，存放该文件的第一个记录所在的盘块号和文件的长度(共占多少块)。图8-1磁盘空间的连续分配2、优缺点u存取容易，存取速度较快；u必须事先

3、知道文件的长度，不利于文件的动态增长；u存放一个文件要求足够大的连续存储空间；u存储空间的管理存在“碎片”问题，须定时整理。四、链接分配1、思想方法：为每个文件分配一组位置离散的盘块，每个盘块中存放文件的一个逻辑页；通过给每个盘块设置一个指针，将属于同一个文件的盘块链接在一起，链接的顺序和文件的逻辑页的顺序一致。这样物理结构的文件称为链接文件。保存链接指针的方式有两种，形成了隐式链接和显式链接。2、隐式链接----链接指针如何存放页块号下一页下一页的指针(块号)091161162121310310425425

4、无-1图8-2磁盘空间的链接式分配文件的每一个盘块内都含有指向下一个逻辑页存放地址的指针(盘块号)。文件地址：在文件的目录中，存放指向文件第一个盘块的指针和文件长度。隐式链接的问题：P553、显式链接----链接指针如何存放每个磁盘(逻辑盘)有一张文件分配表(FAT)，它是记录磁盘分配使用情况的数据结构(记录文件的链接指针序列)。磁盘包含N个盘块，FAT就有N个表项。表项顺序编号0~N-1，对应盘块的编号0~N-1。文件地址：每个文件占用的第一个盘块的编号存放在文件目录中；文件占用的其他盘块的编号存放在FAT

5、中；文件占用的每一个盘块对应的FAT表项，其中存放指向该文件的下一个盘块的指针(即盘块编号)；文件占用的最后一个盘块对应的FAT表项中存放文件结束标志；(文件的FCB+FAT表为每个文件记录的两个信息)目录和FAT一起记录了哪些盘块分给了这个文件，以及这些盘块中内容的逻辑顺序。例如，MS-DOS的文件物理结构图8-4MS-DOS的文件物理结构5、优缺点优点：l与内存的分页式存储管理相似，提高了磁盘空间利用率l不存在外存碎片问题l有利于文件动态扩充缺点：u较多的寻道次数和寻道时间，存取速度相对慢些u存在可靠性问

6、题，如指针出错u不能支持高效的直接存取。要对一个较大的文件进行直接存取，须首先在FAT中顺序地查找许多盘块号。uFAT需占用较大的存储空间。6、从FAT12到FAT32，NTFS：P61-62，65，68，70-72五、索引分配1、思想方法为每个文件分配一组位置离散的盘块，每个盘块中存放文件的一个逻辑页；为每个文件建立一个物理结构的索引表(类似于内存管理的页表)，记录分配给该文件的物理盘块，以及这些盘块和文件逻辑页顺序的对应关系。建立一个文件时，要初始化它的索引表，并将索引表的地址放到文件的目录中。打开一个文

7、件时，文件的索引表也被同时读入内存。这样物理结构的文件称为索引文件。这种结构的文件，支持直接访问。图8-6索引分配方式2、单级索引每个文件一张索引表，这张索引表放在一个盘块中(因此也称索引块，索引表的长度不能超过一块的容量)。缺点：u要花费一定的外存空间存放索引表；u文件的长度受到了限制。3、多级索引对于一个长文件的长索引表(单个盘块放不下)，可以将它存放在若干个离散的盘块中。再为这些索引块建立一个索引表，存放在一个盘块中，这样就形成了一个文件的两级索引。同理，还可以构造多级索引。图6-12两级索引分配4、混

8、合索引文件系统混合使用多种分配方式。文件的目录中可以存放不同形式的地址信息：l直接地址，文件数据的盘块号；l一次间接地址，文件索引块的盘块号；l二次间接地址，文件二级索引块的盘块号。图6-13混合索引方式5、索引分配的优缺点l优点：保持了链接结构的优点，又解决了其缺点：既能顺序存取，又能随机存取，满足了文件动态增长缩短、插入删除的要求，也能充分利用外存空间。u缺点：较多的寻道次数和寻道时间，索引表本