第十二章檔案系統實作.pptVIP

作業系統 第十二章 檔案系統實作 第十二章 檔案系統實作 檔案系統架構 檔案存取 開啟檔案表 共享檔案 可用空間管理 檔案配置方法 檔案目錄實作 x 檔案系統評估 摘要 檔案系統架構 檔案系統的目的 為使用者或是作業系統本身提供大量的資料儲存空間。 存取效率上的考量 在主記憶體與磁碟之間的資料傳輸都是以區塊（block） 作為存取的基本單位。 大部分的檔案系統都會將數個區塊集合成一個磁簇（cluster），並以磁簇為單位進行檔案資料的存取。 磁碟主要可分為磁盤與讀寫頭兩大部分 磁盤中的磁軌是用來儲存資料。 讀寫頭是用來在磁盤上讀取或是寫入資料。檔案存取 開啟檔案表 開啟檔案表(續) 共享檔案 共享檔案 一個檔案可能會被鏈結在兩個以上的目錄。 如圖目錄 D 同時被目錄 A 及 B 所鏈結。 共享檔案(續) 任一個鏈結到此共享檔案的目錄中將此檔案刪除時，不會將此共享檔案真正地從磁碟實體區塊中刪除，而只是將此計數減 1 。 當計數等於 0，才將共享檔案刪除。 第十二章 檔案系統實作 檔案系統架構可用空間管理 鏈結串列 位元向量 計數 檔案配置方法 檔案目錄實作 檔案系統評估 摘要 可用空間管理 鏈結串列 將所有的可用空間利用指標串連起來。 使用一個開頭指標指向此可用空間鏈結串列的第一個區塊。 鏈結串列(續) 主要缺點 搜尋效率不佳必須循序地讀取才能得到所有可用空間的區塊資訊。 常用解決方法 犧牲第一個區塊的磁碟空間，將其他所有可用空間的實體位置以索引的方式儲存在此區塊中，以加速可用空間的搜尋。 若以磁簇為資料存取單位 可降低額外的紀錄空間(儲存指標)。 可提高存取的速度。 位元向量 每個區塊都是一個獨立的單位，並以一個位元來記錄該區塊是否為可用空間。 若一個磁碟中的第 1、2、4、6、10、11、12、19、23、24、25 個區塊屬於可用空間，其可用空間的位元向量可表示為： 000……… 若以磁簇為基本存取單位，則可節省更多額外的紀錄空間。 計數 可用空間表中的主要紀錄只包含了磁碟位置和計數值。 如圖，從第 2 個區塊開始，有連續 6 個可用空間區塊。 計數(續) 可用空間所在的位置過於分散，也就是外部斷裂（external fragmentation）的情形較嚴重時，這種可用空間的記錄方式反而會比較浪費空間。 第十二章 檔案系統實作 檔案系統架構可用空間管理 檔案配置方法 連續式配置 鏈結串列式配置 索引式配置 檔案目錄實作 檔案系統評估 摘要 檔案配置方法 檔案配置時，必須考慮的重點 磁碟空間的有效利用 檔案能否被快速地存取 常用的三種磁碟空間的配置方法 連續式配置 （contiguous allocation） 鏈結串列式配置（linked list allocation） 索引式配置（indexed allocation） 連續式配置 搜尋適合可用空間有下列幾種常用的方法： 最先適合（first fit） 最佳適合（best fit） 最差適合（worst fit） 連續式配置(續) 連續式配置的主要問題 搜尋可用空間的問題 磁碟空間的浪費問題 外部斷裂 內部斷裂 利用鏈結串列式配置可以解決問題 鏈結串列式配置 鏈結串列式配置(續) 優點 不會有外部斷裂問題 建立新檔案時並不需同時就宣告檔案的大小 缺點 檔案只能循序存取 可靠度的問題 若某個檔案的一個指標被破壞，整個檔案就無法再被存取 可利用雙向鏈結串列（double linked list）來解決 索引式配置 索引式配置(續) 適度地控制索引區塊的大小，有下列幾種方法 鏈結索引 多層索引 組合索引 (如圖) 第十二章 檔案系統實作 檔案系統架構可用空間管理 檔案配置方法 檔案目錄實作 x 線性串列 雜湊表格 檔案系統評估 摘要 第十二章 檔案系統實作 檔案系統架構可用空間管理 檔案配置方法 檔案目錄實作 檔案系統評估 性能 效率 可靠性 一致性 摘要 性能 增進整體檔案系統的性能 利用快取記憶體，可減少磁碟讀寫頭的移動 虛擬磁碟（virtual disk） 將一些可以快速存取的記憶體充當磁碟使用 讓部分檔案存取速度可以像在快取記憶體中存取資料一樣快 效率 不同的磁碟空間配置方法各有其優缺點。如： 將日期資訊直接儲存在檔案所屬目錄的鏈結表格中 效率較差 將日期資訊與檔案本身存放在一起 缺點是在搜尋同一個目錄中的所有檔案時，可能要存取多個其他區塊中的日期資訊，也會造成效率上的低落。 對整個檔案與目錄的結構作深入的分析，並採用其中最適合的方法來實作。 可靠性 備份（back