第八章磁盘存储器的管理（二）—

为实现存储空间分配，系统需要：
记住空闲存储空间使用情况；为空间设置相应的数据结构；
提供对存储空间分配、回收的操作手段。

典型的管理方法：
1）空闲表和空闲链表法
空闲表法：常用于连续分配管理方式
数据结构：系统为外存上的所有空闲区建立一张空闲表，每个空闲区对应一个空闲表项（表项包括序号、空闲区的第一个盘块号、空闲盘块数等。）将所有空闲区按其起始盘块号递增的次序排列。

存储空间的分配与回收操作：
与内存的动态分配类似，同样可采用首次适应算法、循环首次适应算法等。
回收主要解决对数据结构的数据修改。
应该说明，虽然很少采用连续分配方式，然而在外存的管理中，由于它具有较高的分配速度，可减少访问磁盘的I/O频率，故它在诸多分配方式中仍占有一席之地。（如实现虚拟用的部分外存就是连续分配方式）
空闲链表法：将所有空闲盘区拉成一条空闲链。
数据结构：链根据构成链所用基本元素的不同，可把链表分成两种形式：
空闲盘块链；空闲盘区链

空闲盘块链：分配回收简单。链表长，大量分配时需要操作的指针多
空闲盘区链：链表长度不定，分配时操作的指针数量相对较少，但分配回收操作相对复杂。

2）位示图法
利用二进制的一位来表示一个盘块的使用情况。
值为0表示对应的盘块空闲，为1表示已分配。有的系统则相反。
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。
总块数=mn。可用mn个位数来构成位示图，可看成是二维数组（数据结构）。

盘块的分配与回收
根据位示图进行盘块分配：
1.顺序扫描位示图。找到为0的二进制位。
2.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）
3.修改位示图。
根据位示图进行盘块回收：
1.将回收盘块的盘块号转换成位示图中的行号和列号。转换公式为：i=(盘块号-1)div列数+1；j=(盘块号-1)mod列数+1。Div 求商，mod 取余，公式中的i、j都是从1开始的（如12号盘块转换后为1，12）
2.修改位示图。

优点：从位示图中很容易找到一个或一组相邻接的空闲盘块。
缺点：限于容量问题，常用于微型机和小型机中。

3）成组链接法
大型文件系统，空闲表或空闲链表太长不方便管理操作。，UNIX系统中采用成组链接法，这是将两种方法结合而形成的一种空闲盘块管理方法。
中心思想：
所有盘块按规定大小划分为组；
组间建立链接；
组内的盘块借助一个系统栈可快速处理，且支持离散分配回收。

所有空闲盘块，被分成若干个组，设有10000个盘块，每100个分为1组，则分成100个组。201-7999为文件区，各组链接起来。

例题：
例：某系统采用成组链接法管理磁盘空闲空间，目前状态如上图，问：
还有多少空闲盘块？
答：若从当前状态下，系统分配3个盘块给某文件后，又删除另一文件，回收了第700，711，703，788，701这5个盘块。则磁盘空间的状态图中的链接情况又如何？

1.空闲盘块的组织
空闲盘块号栈。
用来存放当前可用的一组空闲盘块的盘块号（最多含100个号）
栈中尚有的空闲盘块号数N。（N兼具栈顶指针用。栈底为S.free(0)，栈满时栈顶到达S.free(99)，N=100，表示有100个盘块供使用。

链接
每一组的第一个盘块记录下一组的盘块号，形成了一条链。
总将链的第一组盘块总数和所有的盘块号，记入栈，作为当前可供分配的空闲盘块号。

空闲盘块的分配与回收
分配盘块时，须调用分配过程来完成。
先检查空闲盘块号栈是否上锁，如没有，便从栈顶取出一空闲盘块号，将与之对应的盘块分配给用户，然后将栈顶指针下移一格。
若该盘块号已是栈底，即S.free(0)，到达当前栈中最后一个可供分配的盘块号。
读取该盘块号所对应的盘块中的信息：即下一组可用的盘块号入栈。
原栈底盘块分配出去。修改栈中的空闲盘块数。
回收
回收盘块号记入栈顶，空闲数N加1
N达到100时，若再回收一块，则将该100条信息填写入新回收块。

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