操作系统的原理与应用-孔宪君-第7章 文件系统2.pptVIP

操作系统原理Principles of Operating System 主讲：孔宪君 7.5 外存空间管理 7.5.1磁盘存储器 磁盘的三个重要参数是磁道、扇区、柱面（对应磁头），根据磁盘的三个重要参数可以把磁盘中一个逻辑块的号转化成相应的包含磁道、扇区、磁头的磁盘地址。 扇区是磁盘存储器中一个很重要的概念 扇区通常的容量是512byte 磁盘的容量Cylinders×Heads×Sector×512byte 7.5.2空闲区表 当系统需要给文件分配存储空间时，系统依次扫描空闲区域记录，有合适的空闲区域记录，就进行分配。 如果文件需求存储空间和空闲区域相等则删除该表目，否则修改适当内容。 一个文件被用户撤销时，就将其存储区收回，此时系统又依次扫描空闲区域记录，如果有与该区相邻的空闲文件可合并之。否则另外找一空白记录，将释放的区填上作为又一空闲区域记录。 这种方法适合于建立连续文件。 7.5.3 空闲块链表 空闲块链表把磁盘上所有的空闲块链接起来，当系统需要给文件分配存储空间时，就从链头上依次取下若干块来，然后调整链首指针。而撤销文件时则回收的空闲存储块，把释放的空闲块逐个插入链首，然后调整链首指针。 这种方法只需在系统中保留一个链首指针，令其指向第一个空闲块。这种方法的优点是简单，但工作效率较低，每次在链上添加和移出空闲块时，需要做I/O操作。例如把一空闲块插入链时，要把链首指针(原指向第一个空闲块)写该空闲块中，然后让链首指针指向该空闲块。从链中摘取空闲块时也要读取下一个空闲块的指针。 7.5.4位示图 系统为磁盘建立一张位示图(bitmap)，在位示图中按物理块的顺序排列。每一个比特位对应文件存储器上的一个物理块，并表示物理块的状态，“1”表示对应的物理块已占用，“0”表示空闲。如360KB的软盘，每个物理块为512字节，640个物理块，每个字32位，位示图只占用20个字。 位示图中的某位置map[i，j]对应第i字，第j位。n代表字长，转换公式如下： 转换公式如下： 物理块号b=n×i+j i=b/n j=b%n 修改位示图。令map[i，j]＝1。 7.5.5成组链接法 成组链接法原理如下： 7.6 文件共享和文件安全 7.6.1文件共享 文件共享有以下两种形式： ⑴静态共享：文件被多个用户使用，用相同或不同的名字来访问同一文件，可以由存取权限控制访问级别。 ⑵动态共享：文件被多个进程使用，各自使用自己的读写指针或共享读写指针。 1.基于索引节点的共享方式 为了便于文件的共享，采用文件名和文件说明分离的目录结构有利于实现文件共享。 UNIX操作系统就是将文件说明分为目录项和索引节点两部分，基于索引节点的共享方式分为静态共享和动态共享两种。 2. 利用符号链实现文件共享 不利于文件主删除它拥有的文件 符号链接是另一种链接方法。共享某文件时，系统为共享的用户创建一个link类型的新文件，将这新文件登记在该用户共享目录项中，这个link型文件包含链接文件的路径名。 该方式中，只有文件主拥有指向其索引节点的指针，其它共享的用户只有该文件的路径名。当用户要访问共享文件时，首先读取link型文件，操作系统根据link文件类型将文件读出的内容作为路径名去访问真正的共享文件。 采用符号链接可以跨越文件系统，甚至可以通过计算机网络链接到世界上任何地方的机器中的文件，此时只需提供该文件所在机器的地址以及在该机器中的文件路径。 7.6.2文件系统的可靠性 文件系统的可靠性是指文件系统抵抗和预防各种物理性破坏和人为性破坏的能力。 如果文件系统被破坏了，在很多情况下是无法恢复的。特别是对于那些程序文件、客户档案、市场计划或其他数据文件丢失的客户来说，这不亚于一场大的灾难。 1.磁盘坏块问题 2.转储和恢复 ⑴静态转储和动态转储 ⑵海量转储和增量转储 ⑶日志文件 7.6.3事务和检查点 1.事务的定义 事务是用于访问和修改各种数据项的一个程序单位，事务也可以被看作是一系列相关读和写操作。 被访问的数据可以分散地存放在同一文件的不同记录中， 只有对分布在不同位置的同一数据所进行的读和写操作全部完成时，才能再以托付操作(Commit Operation)来终止事务。 只要有一个读或写操作失败，便须执行夭折操作。一个夭折的事务，通常已执行了一些操作，因而可能已对某些数据做了修改。为使夭折的事务不会引起数据的不一致性，须将该事务内刚被修改的数据项恢复成原来的情况，使系统中各数据项与该事务未执行时的数据项内容完全相同。 该事务需要被退回(rolled back)。事务操作具有原子性，一个事务在对一批数据执行修改操作时，要么全部完成，并用修改后的数据去代替原来的数据，要么一个也不修改。 2.事务处理 为了实现上述的原子修改