操作系统知识点总结

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第八章：磁盘存储器的管理

1、外存的组织方式

连续组织方式：对文件采用连续组织方式时，为每个文件分配一片连续的磁盘空间，由此所形成的文件物理结构将是顺序式的文件结构链接组织方式：对文件采用链接组织结构时，可以为每个文件分配不连续的磁盘空间，通过链接指针将一个文件的所有磁盘块链接在一起，由此所形成的将是链接式文件结构索引组织方式：在对文件采取索引组织方式时，所形成的将是索引式文件结构

连续组织方式：

连续组织方式又称为连续分配方式在采用连续组织方式时，可把逻辑文件中的记录顺序地存储到相邻的各物理盘块中，这样形成的文件结构称为顺序文件结构，此时的物理结构文件称为顺序文件这种组织方式保证了逻辑文件中的记录顺序与存储器中文件占用盘块的顺序一致。为使系统能够找到文件存放的地址，因该在目录项的文件物理地址字段中记录该文件第一个记录所在的盘块号和文件长度

连续组织方式的主要优点：

顺序访问容易 （连续分配也支持对定长记录的文件进行随机存取）顺序访问速度快：有连续分配所装入的文件，其所占用的盘块可能时位于一条或几条相邻的磁道上，磁头的移动距离最小

连续组织方式的主要缺点：

要求为一个文件分配连续的存储空间。由内存的连续分配得知，这样便会产生许多外部碎片，严重的降低了外存空间的利用率，如果定期的利用紧凑方法来消除碎片，则有需要花费大量的机器时间必须事先知道文件的长度。要将一个文件装入一个连续的存储区中，必须事先知道文件的大小。知道文件的大小只能靠估算，如果估计的文件大小比实际文件小，就会存储空间不足而中止文件的拷贝，要求用户重新估算后拷贝，这样就促使用户将文件估算的比实际的大，从而造成浪费。不能灵活的删除和插入记录：为保持文件的有序性，在删除和插入文件记录时，都需要对相邻的记录做物理上的移动，还会动态的改变文件大小对于那先动态增长的文件，由于事先很难知道文件的最终大小，因而很难为其分配空间，即使事先知道文件的最终大小，在采用预分配存储空间的方法时，也会使用大量的空间长期存储

2、链接组织方式：

在采用链接组织方式时，可以为文件分配多个不连续的盘块，再通过盘块上的链接指针，将同属于一个文件的多个离散的盘块链接成一个链表，由此所形成的物理文件称为链接文件

链接文件的主要优点：

消除了磁盘的外部碎片，提高了外存的利用率对插入、删除、修改记录都非常容易能适应文件的动态增长，无需事先知道文件的大小

链接方式：

隐式链接显示链接

隐式链接：

在采用隐式链接组织方式时，在文件目录的每个目录项中，都必须含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指针。每个盘块都含有指向下一个盘块的指针，最后一块记录为-1代表结束。隐式链接组织方式的主要问题在于，它只适合于顺序访问，它对随机访问时及其低效的。如果要访问文件所在的第i个盘块，则必须先读出文件的第一个盘块，就这样顺序地查找直至第i块只通过链接指针将一大批盘块链接起来，其可靠性较差，因为只要其中的任何一个指针出现问题，都会导致整个链的断开。为提高检索速度和减少指针所占用的存储空间，可以将几个盘块组成一个簇。比如，一个簇包含4个盘块，在进行盘块分配时，是以簇为单位进行的。在链接文件中的每个元素也是以簇为单位的，这样将会成倍地减少查找指定块的时间，而且也可减少指针所占用的存储空间，但却增加了内部碎片，而且这种改进也是非常有限的。

显式链接：（又称为FAT结构，FAT：File Alloocation Table 文件分配表）

这是指把用于链接文件各物理块的指针显式地存放在内存的一张链接表中。该表在整个磁盘中仅设置一张。表的序号是物理盘块号。在每个表项中存放链接指针，即下一个盘块号。在该表中，凡是属于某一文件的第一个盘块号，或者说是每一条链的链首指针所对应的盘块号，均作为文件地址被填入相应文件的FCB的“物理地址”字段中，由于查找记录的过程是在内存中进行的，因而不仅显著的提高了検索记録，而且大大降低了访问磁盘的次数。

FAT技术：

即利用文件分配表FAT来记录每个文件中所有盘块之间的链接MS-DOS :FAT12,FAT16Windows NT/2000/XP :NTFS在FAT中引入了卷的概念，支持将一个物理磁盘分成四个逻辑磁盘，每个磁盘就是一个卷（也成为分区），也就是说每个卷都是一个能够被单独格式化和使用的逻辑单元，供文件系统分配空间时使用。

FAT12：

FAT12是以盘块为基本分配单位的，在每个分区中都配有两张相同的文件分配表 FAT1和FAT2例：对于1.2MB的软盘，每个盘块的大小为512B,在每个FAT中共含有2.4K个表项，由于每个FAT表项占12位，所以：磁盘块数=2^12，最大块号 = 2^12-1，磁盘分区大小 = 块数*块大小 = 512*2^12 ，由于一个物理磁盘能支持4个逻辑磁盘分区，所以相应的磁盘最大容量 = 磁盘分区大小*4 = 4*512*2^12以簇为单位的FAT12文件系统

簇是一组相邻的扇区,在FAT中它作为一个虚拟扇区，在进行磁盘分配时，以簇作为基本分配单位，簇的大小一般是2n个盘块，一个簇应包含的扇区的数量与磁盘容量大小直接有关以簇为基本分配单位的好处是：能适应磁盘容量不断增大的情况，还可以减少FAT表中的项数（在相同的磁盘容量下，FAT表中的项数是与簇的大小成反比）

FAT12存在的问题：随着支持硬盘的铜梁的增加，相应的簇内碎片也将随之成倍的增加，限制了磁盘的最大容量，FAT12只能支持短文件名，即8+3格式的文件名

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