女装商城网站建设,青岛微信网站建设,一个网站绑定2个域名,突泉建设局三务公开网站本篇博客是考研期间学习王道课程 传送门 的笔记#xff0c;以及一整年里对 操作系统 知识点的理解的总结。希望对新一届的计算机考研人提供帮助#xff01;#xff01;#xff01; 关于对 “文件管理” 章节知识点总结的十分全面#xff0c;涵括了《操作系统》课程里的全部… 本篇博客是考研期间学习王道课程 传送门 的笔记以及一整年里对 操作系统 知识点的理解的总结。希望对新一届的计算机考研人提供帮助 关于对 “文件管理” 章节知识点总结的十分全面涵括了《操作系统》课程里的全部要点本人来来回回过了三遍视频其中还陆陆续续补充了许多内容所以读者可以相信本篇博客对于考研操作系统 “文件管理” 章节知识点的正确性与全面性但如果还有自主命题的学校还需额外读者自行再观看对应学校的自主命题材料。 食用说明书 第一遍学习王道课程时我的笔记只有标题和截图后来复习发现看只看图片并不能很快的了解截图中要重点表达的知识点。 在第二遍复习中我给每一张截图中 标记了重点以及 每张图片上方总结了该图片 对应的知识点 以及自己的 思考 。 最后第三遍查漏补缺。 所以 我把目录放在博客的前面就是希望读者可以结合目录结构去更好的学习知识点之后冲刺复习阶段脑海里可以浮现出该知识结构做到对每一个知识点熟稔于心 请读者放心目录展示的知识点结构是十分合理的可以放心使用该结构去记忆学习 注意(⊙o⊙)每张图片上面的文字都是该图对应的知识点总结方便读者更快理解图片内容。 《操作系统》第4章 文件管理 【考纲内容】 王道 P249 ~ 296 (一) 文件 文件的基本概念文件元数据 和 索引结点文件的操作创建、删除、打开、关闭、读、写文件的保护文件的逻辑结构文件的物理结构 (二) 目录 目录的基本概念树形目录目录的操作硬链接 和 软链接 (一)、(二) 网课总耗时4 h (三) 文件系统 网课耗时0.5 h 文件系统的全局结构文件系统在外存中的结构、文件系统在内存中的结构外存空间空闲空间管理方法虚拟文件系统文件系统挂载 【复习提示】
本章内容较为具体要注意对概念的理解
知识点考纲重点掌握文件系统的结构及其实现✔文件分配✔空闲空间管理✔文件控制块✔物理分配方法✔索引结构✔树形目录结构✔文件共享原理✔文件系统的布局✔虚拟文件系统原理✔
4.1 文件系统基础 【问题】 1) 什么是文件 2) 单个文件的逻辑结构和物理结构之间是否存在某种制约关系 本节内容较为抽象要注意区分文件的 逻辑结构 和 物理结构 在学习过程中可尝试以上面的两个问题为线索构建整个文件系统的概念 在前面的学习中曾经提醒过读者不要忽略对基本概念的理解。 从历年的情况来看大部分同学对进程管理、内存管理有较好的掌握但对于文件管理及后面的I/O管理往往理解不太深入。 在考试中即使面对一些基本问题也容易失分这十分可惜。主要原因还是对概念的理解不够全面和透彻希望读者能够关注这个问题。 4.1.1 文件的基本概念 1. 文件的属性 ① 文件名② 标识符③ 类型④ 创建者⑤ 所有者⑥ 位置⑦ 大小⑧ 保护⑨ 创建时间、最后一次修改时间、最后一次存取时间 2. 文件内数据的组织方式 无结构文件流式文件有结构文件记录式文件 3. 文件之间的组织方式 ![]](https://img-blog.csdnimg.cn/b18bbb4030ca48f7a8cd14d85a7333c4.png) 4. 操作系统 对 文件管理 向上提供哪些服务 5. 文件如何存放在外存 初步认识 文件共享 和 文件保护 小结 4.1.2 文件目录 1. 文件控制块 文件控制块 (FCB) 是用来存放控制文件需要的各种信息的数据结构以实现 按名存取 FCB的有序集合称为 文件目录一个FCB就是一个文件目录项 为了创建一个新文件系统将分配一个FCB并存放在文件目录中称为 目录项 2. 目录结构 ① 单级目录结构 ② 两级目录结构 ③ 树形目录结构 树形目录结构 不便于实现文件的共享 ④ 无环图目录结构 在树形结构的基础上允许 使用不同的文件名指向同一个文件或目录需要为每个共享结点设置一个 共享计数器 3. 索引结点 文件除文件名之外的文件描述信息由索引结点 i 结点保存 文件目录中的目录项由 文件名 和 指向该文件所对应的 i 结点 的指针构成 磁盘索引结点内存索引结点 小结 4.1.3 文件的逻辑结构 1. 无结构文件 2. 有结构文件 记录式文件由一组相似的 记录 组成每条记录又由若干个 数据项 组成 记录 还可以分为 定长记录 和 可变长记录 有结构文件在逻辑上如何被组织起来分成三种方式 顺序文件索引文件索引顺序文件 ① 顺序文件 ② 索引文件 上面提到可变长记录文件无法实现随机存取那又想快速查找、又想使用可变长记录该怎么办 ③ 索引顺序文件 如果为每个记录对应一个索引表项那就太占用空间了 但如果先对记录分组只给各组对应一个索引表项那就很大程度减小索引表所要占用的空间 对于记录数量较大的情况可以建立 多级索引表进一步提高检索效率 小结 4.1.4 文件的物理结构 ⭐ 1. 文件块、磁盘块 文件分配是指如何为文件分配磁盘块常用的磁盘空间分配方法包括 连续分配链接分配索引分配 2. 文件分配方式 - 连续分配 每个文件在磁盘上占用一组连续的块 连续分配的文件不方便拓展需要整体迁移到合适大小的连续空间去 存储空间利用率低 3. 文件分配方式 - 链接分配 ① 隐式链接 ② 显式链接 4. 文件分配方式 - 索引分配 索引分配 文件 离散地 分配在各个磁盘块中每个文件对应 一张索引表记录文件的 各个逻辑块对应的物理块 与 显式链接 不同显式链接是整个磁盘的所有文件的索引信息都集中在一张索引表上 索引表的 逻辑块号 可以是隐含的进一步节约空间 一个很大的索引表一个磁盘块装不下针对这个问题有以下三种解决方法 链接方案多层索引混合索引 ① 链接方案 使用多个索引块存储索引表并采用链接的方式将它们连起来 ② 多层索引 K 1 次读磁盘操作K次读索引表 1次读数据块 ③ 混合索引 对于小文件一个数据块就存储的了若采用多级索引方式就要访存多次影响效率 采用 混合索引既可以解决大文件存储问题还可以减少对于小文件多次访存 小结 4.1.5 逻辑结构 vs 物理结构 小结 4.1.6 文件的基本操作 1. 创建文件 2. 删除文件 3. 打开文件 有两种打开文件表 4. 关闭文件 5. 读文件 6. 写文件 小结 4.1.7 文件共享 注意 共享 与 复制 的区别 1. 硬链接 - 基于索引结点 2. 软链接 - 基于符号链 小结 4.1.8 文件保护 为了防止 文件共享 可能会导致 文件被破坏 或 未经核准的用户修改文件文件系统必须要控制用户对文件的存取 所以必须在文件系统中建立相应的 文件保护机制 口令 和 加密 为了防止用户文件被他人存取或窃取访问控制 用于控制用户对文件的访问方式 1. 口令保护 2. 加密保护 3. 访问控制 设置一个 访问控制表 小结 4.2 文件系统 【问题】 ① 什么是 文件系统 答操作系统中 负责管理和存储文件信息的软件机构 称为文件管理系统简称文件系统。 文件系统由三部分组成与文件管理有关的软件、被管理文件及实施文件管理所需的数据结构 ② 文件系统要完成哪些 功能 答对于用户而言文件系统最主要的功能是实现对文件的基本操作让用户可以按名存储和查找文件组织成合适的结构并 应当具有基本的文件共享和文件保护功能。 对于操作系统本身而言文件系统还需要管理与磁盘的信息交换完成文件逻辑结构和物理结构上的变换组织文件在磁盘上的 存放采取好的文件排放顺序和磁盘调度方法以提升整个系统的性能。 【补充】 本节除了 外存空闲空间管理其他都是2022年统考大纲的新增考点基本都是概念知识点多看几遍 4.2.1 文件系统的层次结构 王道书中的图与王道视频不同参考教材不同不影响学习 小结 4.2.2 文件系统的全局结构 - 布局 1. 物理格式化 低级格式化划分扇区、检测坏扇区、用备用扇区替换坏扇区 当要访问某一块坏扇区时会使用备用扇区默默完成替换工作 2. 逻辑格式化 高级格式化磁盘分区 每个区的大小、地址范围等信息会使用 分区表 来记录 在每个区里可以建立各自独立的文件系统 例如在C盘里建立UNIZX文件系统 主引导记录 MBR 位于磁盘的 0 号扇区用来引导计算机。MDR 后面是 分区表记录各分区的起始、结束地址 表中的一个分区被标记为 活动分区 启动计算机时BIOS 读入并执行 MBR MBR 会确认活动分区读入它的第一块 (引导块) UNIX 文件系统 引导块负责开机时初始化操作系统超级块包含文件系统的所有关键信息可以迅速找到磁盘分区里所有的空闲块位示图 (磁盘空间管理)可以迅速判断某一个特点的盘块是否空闲i 结点索引结点连续存放每个文件对应一个结点可以把 i 结点区看成一个大数组根目录完成逻辑格式化之后根目录就会被建立起来 3. 文件系统在内存中的结构 安装表每个已安装文件系统分区的有关信息目录结构的缓存最近访问的目录系统打开文件表内存中只有一张进程打开文件表每个进程一张在PCB中 4.2.3 外存空闲空间管理 1. 存储空间的划分与初始化 文件卷C盘、D盘目录区FCB、磁盘空间管理信息文件区文件数据 2. 几种管理方式 (1) 空闲表法 设置了一个空闲盘块表要搞清楚三个点 空闲盘块表如何记录信息 (初始块号长度) 如何分配磁盘块 (连续分配方式) 如何回收磁盘块 (注意合并问题) (2) 空闲链表法 ① 空闲盘块链 分配从链头回收进链尾适用于 离散分配 ② 空闲盘区链 分配从链头开始检索 (首次适应、最佳适应算法)回收 与其它空闲合并 或 挂到链尾连续、离散分配 都适应 (3) 位式图法 连续、离散分配 都适应 (4) 成组链接法 每个分组的盘块数量都是 有上限 的下图举的例子中最后一组的磁盘块 比 倒二组 的数量少1 分配一个空闲块的情况 分配100个空闲块的情况 回收未满的情况 回收已满的情况 小结 4.2.4 虚拟文件系统和文件系统挂载 1. 虚拟文件系统 下图普通的文件系统不同的外部存储设备它的文件系统可能是不相同的对于同一个操作的函数方法定义也许也各不相同 鉴于上图提到的问题操作系统内核需要向上层的用户进程提供一个 统一标准的函数调用接口 这就是 虚拟文件系统 VFS 的一个特点 UFS文件系统的目录项 和 FAT文件系统的目录项 格式不同这就造成新的问题 虚拟文件系统打开不同的文件得到的文件信息数据格式都不同 对于不同文件系统的数据结构VFS 在每打开一个文件就在主存建立一个 vnode用 统一的 数据结构表示文件 注意 vnode 和 inode 的区别 函数功能指针指向该文件系统的功能函数列表 通过 函数功能指针 找到对应的函数功能进而完成所要完成的操作 2. 文件系统挂载 将一个系统挂载到操作系统例如插入一个U盘就把 U盘的文件系统 挂载到 OS的虚拟文件系统 4.3 常见问题和易混淆知识点
1. 文件的物理分配方式的比较 文件的三种物理分配方式的比较如下表 访问第n条记录优点缺点连续分配需访问磁盘1次顺序存取时速度快文件定长时可根据文件起始地址及记录长度进行随机访问文件存储要求连续的存储空间回产生碎片不利于文件的动态扩充链接分配需访问磁盘n次可解决外存的碎片问题提高外存空间的利用率动态增长较方便只能按照文件的指针链顺序访问查找效率低指针信息存放消耗外存空间索引分配m级需访问磁盘m1次可以随机访问文件易于增删索引表增加存储空间的开销索引表的查找策略对文件系统效率影响较大
2. 文件打开的过程描述 ① 检索目录要求打开的文件应该是已经创建的文件它应登记在文件目录中否则会出错。 在检索到指定文件后就将其磁盘iNode复制到活动iNode表中。 ② 把参数 mode所给出的打开方式与活动inode 中在创建文件时所记录的文件访问权限相比较如果合法则此次打开操作成功。 ③ 当打开合法时为文件分配用户打开文件表表项和系统打开文件表表项并未后者设置初值通过指针建立表项与活动iNode之间的联系再把文件描述符fd返回给调用者。
