计算机操作系统第八章磁盘存储器的管理
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三硬一软一接口——2硬
计算机操作系统第八章
- 第八章磁盘存储器的管理
- 8.1 外存的组织方式
- 8.1.1 连续组织方式
- 8.1.2 链接组织方式
- 8.1.5 索引组织方式
- 8.2 文件存储空间管理
- 8.2.1 空闲表法和空闲链表法
- 8.2.2 位示图法
- 8.2.3 成组链接法
第八章磁盘存储器的管理
8.1 外存的组织方式
8.1.1 连续组织方式
把逻辑文件中的记录顺序地存储到邻接地各物理盘块中,类似文件count的第一个盘块号是0,文件长度为2,因此盘块号为0和1的两盘块中存放着文件count的数据。
连续分配的主要优点如下:
顺序访问容易。
顺序访问速度快。
连续分配的主要缺点如下:
文件不能动态增长。
外部碎片问题。
必须事先知道文件的长度。
8.1.2 链接组织方式
消除了磁盘的外部碎片,提高了外存的利用率
对插入、删除和修改记录都非常容易
能适应文件的动态增长,无需事先知道文件的大小
1 、隐式链接
在文件目录的每个目录项中,都须含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指针,而在每个盘块中都含有一个指向下一个盘块的指针。
隐式链接的主要优点如下:
提高磁盘的空间利用率,不存在外部碎片。
有利于文件的插入、删除和动态扩充。
隐式链接的主要缺点如下:
存取速度慢,一般只适用于信息的顺序存取。
可靠性问题。
主要问题:只适合顺序访问,它对随机访问是及其低效的。
2、显式链接
把用于链接文件各物理块的指针显式地存放在内存的一张链接表中(整个磁盘中仅设置一张),该表称为文件分配表FAT,表的序号是物理块盘号,从0开始,到N-1,盘块总数N,每个表项中存放链接指针(下一个盘块号),文件的FCB的物理地址中填入该文件的链首指针所对应的盘块号。
8.1.5 索引组织方式
链接分配方式虽然解决了连续分配方式所存在的问题, 但又出现了另外两个问题, 即:
1 )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。
保持了链接结构的优点,又解决了其缺点。
有利于文件的插入、删除和动态扩充。
索引分配的主要缺点如下:
- 索引表本身带来了系统开销。
1、单级索引组织方式(一级)
为每一个文件分配一个索引块(表),把分配给该文件的所有盘块号都记录在该索引块中,建立一个文件时,只须在为之建立的目录项中填上指向该索引块的指针.
2 、多级索引组织方式(二级)
若文件较大,存放索引表也需要多个盘块(索引盘块),索引盘块亦需要按顺序管理起来,索引盘块较多,需对索引盘块也采用索引方式管理,形成多级索引。
3、增量式索引组织方式
混合组织索引
直接索引 :每项存放的是该文件数据所在盘块的盘块号。
一次间接索引 :实质一级索引分配方式
多次间接索引 :实质是二级索引分配方式
8.2 文件存储空间管理
8.2.1 空闲表法和空闲链表法
空闲盘区的分配与内存的动态分配类似,同样是采用首次适应算法、循环首次适应算法等。
系统在对用户所释放的存储空间进行回收时,也采取类似于内存回收的方法, 即要考虑回收区是否与空闲表中插入点的前区和后区相邻接,对相邻接者应予以合并。
若某文件申请K个盘块,则从链头依次摘下K个盘块分配,并修改空闲链的链头指针。
回收的盘块依次挂到链尾,并修改空闲链的链尾指针。
空闲盘区链的分配与回收
若某文件申请K个盘块,则可以采用首次适应、最佳适应等算法,从链头开始检索,按照算法规则找到一个大小符合要求的空闲盘区,分配给文件。若没有合适的连续空闲块,也可以将不同盘区的盘块同时分配给一个文件,注意分配后可能要修改相应的链指针、盘区大小等数据。
若回收区和某个空闲盘区相邻,则需要将回收区合并到空闲盘区中。若回收区没有和任何空闲区相邻,将回收区作为单独的一个空闲盘区挂到链尾。
离散分配、连续分配都适用。为个文件分配多个盘块时效率更高
8.2.2 位示图法
1 )顺序扫描位示图,从中找出一个或一组其值为“0”的二进制位(“0”表示空闲时)。
2 )将所找到的一个或一组二进制位, 转换成与之相应的盘块号。假定找到的其值为“0”的二进制位,位于位示的第i行、第j列,则其相应的盘块号应按下式计算:
b = n*( i - 1 ) + j
式中, n代表每行的位数,注意盘块号、位号(列号)、字号(行号)是从零开始还是从一开始。
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 = ( b - 1 ) DIV n + 1j = ( b - 1 ) MOD n + 1
8.2.3 成组链接法
3 )将每一组含有的盘块总数N和该组所有的盘块号记入其前一组的第一个盘块的S.free(0)~S.free(99)中。这样,由各组的第一个盘块可链成一条链。
4 )将第一组的盘块总数和所有的盘块号记入空闲盘块号栈中,作为当前可供分配的空闲盘块号。
1 )当系统要为用户分配文件所需的盘块时,须调用盘块分配过程来完成。该过程首先检查空闲盘块号栈是否上锁(栈是临界资源,每次只允许一个进程进去访问,设置了锁)
2 )如未上锁,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。
4 )然后,再分配一相应的缓冲区(作为该盘块的缓冲区)。最后,把栈中的空闲盘块数减1并返回。
1 )在系统回收空闲盘块时,须调用盘块回收过程进行回收。它是将回收盘块的盘块号记入空闲盘块号栈的顶部,并执行空闲盘块数加1操作。
2 )当栈中空闲盘块号数目已达100时,表示栈已满,便将现有栈中的100个盘块号记入新回收的盘块中,再将其盘块号作为新栈底。
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