北京大学计算机专业操作系统第13讲-文件系统

第六章文件系统6.1文件系统的概念6.2文件的逻辑结构与存取方法6.3文件的物理结构与存储设备6.4文件存储空间管理6.5文件目录管理6.6文件存取控制6.7文件的使用16.3文件的物理结构文件的物理结构概念是指文件在存储设备上的存放方法物理块文件的存储设备通常划分为若干个大小相等的物理块，每块512字节或1024字节逻辑块为了有效利用存储、便于管理，一般把文件信息也划分为与物理块大小相等的逻辑块26.3.1连续文件逻辑上连续的文件信息存放在若干连续的物理块中。优点逻辑块号到物理块号的变换简单支持顺序存取和随机存取顺序存取速度快所需的磁盘寻道次数和寻道时间最少3012345678910111213141516171819202122232425262728293031文件名始址块数A

02B143C196D284E62文件目录ABCD连续文件E4连续文件缺点建立文件时必须确定文件信息长度文件不能动态增长不利于文件插入和删除删除某些部分后，留下无用的碎片空间不宜存放用户文件、数据库文件等经常被修改的文件56.3.2串联文件一个逻辑上连续的文件信息存放在若干不连续的物理块中，各块之间通过指针连接，前一个物理块指向下一个物理块。优点提高了磁盘空间利用率,不存在外部碎片问题有利于文件插入和删除有利于文件动态扩充6串联文件缺点存取速度慢，不适于随机存取可靠性问题，如指针出错更多的寻道次数和寻道时间链接指针占用一定的空间76.3.3索引文件一个文件的信息存放在若干不连续物理块中，系统为每个文件建立一个专用数据结构--索引表，并将这些块的块号存放在一个索引表中一个索引表就是磁盘块地址数组,其中第i个条目指向文件的第i块。8索引文件优点即能顺序存取，又能随机存取满足了文件动态增长、插入删除的要求能充分利用外存空间缺点较多的寻道次数和寻道时间索引表本身带来了系统开销如：内外存空间，存取时间9索引文件索引表组织链接模式一个盘块一个索引表,多个索引表链接起来多重索引将一个大文件的所有索引表（二级索引)的地址放在另一个索引表（一级索引)中10UNIX的多重索引结构一级索引表二级索引表三级级索引表二级索引表二级索引表一级索引表一级索引表一级索引表一级索引表11物理块

在文件系统中，文件的存储设备常常划分为若干大小相等的物理块。同时也将文件信息划分成相同大小的逻辑块（块），所有块统一编号。

以块为单位进行信息的存储、传输、分配。6.3.4存储设备12磁带永久保存大容量数据顺序存取设备：前面的物理块被存取访问之后，才能存取后续的物理块的内容存取速度较慢：主要用于后备存储，或存储不经常用的信息，或用于传递数据的介质第i块间隙第i+1块13直接（随机）存取设备：存取磁盘上任一物理块的时间不依赖于该物理块所处的位置磁盘磁道扇区14柱面扇区磁臂磁头15磁盘磁盘信息记录在磁道上多个盘片正反两面都用来记录信息每面一个磁头所有盘面中处于同一磁道号上的所有磁道组成一个柱面物理地址形式磁头号（盘面号）磁道号（柱面号）扇区号16磁盘系统磁盘系统磁盘驱动控制设备实际读写动作由磁盘驱动控制设备按照主机要求完成的一次访盘请求读/写，磁盘地址（设备号，柱面号，磁头号，扇区号），内存地址17磁盘读写过程读写动作寻道磁头移动定位到指定磁道旋转延迟等待指定扇区从磁头下旋转经过数据传输数据在磁盘与内存之间的实际传输18光盘光盘特点容量大，速度较快价格便宜一般不可写可读写光盘驱动器价格贵光盘的空间结构与磁盘类似19外存外存特点容量大，成本较低断电后仍可保存信息速度较慢由两部分组成：驱动部分+存储介质种类很多外存空间组织、地址与存取方式非常复杂I/O过程方式非常复杂206.4文件存储空