3、文件物理结构

思维导图
文件块、磁盘块
文件分配方式
- 1、连续分配
- 2、链接分配
- - 隐式链接
  - 显式链接
- 3、索引分配
- - 如果一个文件的大小超过一个磁盘块怎么办？
  - - 1、链接方案
    - 2、多层索引
    - 3、混合索引
总结
注：逻辑结构VS物理结构
- 什么是逻辑结构，什么是物理结构？
- 顺序文件采用顺序存储/链式存储
- 索引文件采用索引分配

思维导图

文件块、磁盘块

其实和程序与内存的分块类似

文件分配方式

1、连续分配

1、逻辑分配方式：最大的特点就是物理存储上连续
2、由于是连续存储，所以进行地址映射时，只需要块号的映射关系，而块内地址不需要进行映射
3、用户要访问一个位置：首先要找到目录文件中与之对应的文件目录项中的起始块号，然后物理块号=起始块号+逻辑块号，最后通过快内地址找到所要访问的位置。

连续分配优缺点：

优点：
1、

缺点：
1、

2、

2、链接分配

隐式链接

该种方式不支持随机读取，效率低

该种方式由于是链式存储，所以方便拓展，只需要将FCB中的结束块号修改即可

总结

显式链接

区别与隐式链接，显式链接多加了一块文件分配表(FAT)，用于记录块与块之间的关系

逻辑地址与物理地址的转化：
1、用户给出逻辑块号，操作系统从文件目录表找到对应FCB
2、从FCB中找到起始地址块号算出物理块号，然后查找FAT
3、直接找到物理块(随机存取)
由于FAT常驻内存，所以逻辑地址到物理地址的转化不需要进行I/O读写。

总结

3、索引分配

1、在索引分配方式中，文件目录表中的FCB需要新加一个索引块的字段：用于存放该文件索引表存放的位置
2、在显式链接的链式分配方式中，文件分配表FAT 是一个磁盘对应一张。而索引分配方式中，索引表是一个文件对应一张。
3、文件的逻辑块号到物理块号的转换：首先，用户给出要访问的逻辑块号 i，操作系统找到该文件对应的目录项（FCB）；其次，从目录项中可知索引表存放位置，将索引表从外存读入内存，并查找索引表即可只 i 号逻辑块在外存中的存放位置。因此，索引分配方式可以支持随机访问。文件拓展也很容易实现（只需要给文件分配一个空闲块，并增加一个索引表项即可）但是索引表需要占用一定的存储空间
4、问题：若每个磁盘块1KB，一个索引表项4B，则一个磁盘块只能存放 256 个索引项。如果一个文件的大小超过了256块，那么一个磁盘块是装不下文件的整张索引表的，如何解决这个问题？

如果一个文件的大小超过一个磁盘块怎么办？

1、链接方案

1、解决方法：用多个索引块链接存储，FCB中存储第一个索引块的位置即可
2、问题：当有很多索引块时，必须先将前面所有的索引块读入内存才可以找到你要的索引块，因此，其效率很低。从而产生了多级索引。

2、多层索引

问题：当你只有很小的数据时，假如只有1KB，本来可以只读入索引表就可以查询到该文件位置，但是采用二级索引表却要读入一级索引表和二级索引表，得不偿失，为解决该问题，引入混合索引

3、混合索引

就是将索引表和多级索引表混合使用，当数据很小时，就可以用直接索引，当数据很大时，就可以使用多级索引。

总结

注：逻辑结构VS物理结构

什么是逻辑结构，什么是物理结构？

物理结构：本质上来看是当我们在进行数据的存储时，操作系统会将数据保存到硬盘中，但是他会以什么样的方式存储就是所谓的物理结构，例如操作系统可能会以顺序或者链式的方式存储数据。对于用户而言，操作系统对数据的存储是不可见的。用户并不关心。
逻辑结构：本质上来看是用户在编写程序时，用何种方式来组织数据，文件的逻辑结构是用户来定义的，只是表示一个数据和一个数据的前后逻辑关系是什么样的。操作系统并不关心。

顺序文件采用顺序存储/链式存储

蓝色的部分：就是用户对于文件采用的逻辑结构的定义
橙色的部分：在操作系统看来，整个文件就是一堆二进制代码，操作系统按照物理块大小将这堆二进制文件拆分后；采用顺序的方式存储到硬盘上就是物理结构的顺序存储。采用链式的方式存储到硬盘上就是物理结构的链式存储

索引文件采用索引分配

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