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文件的物理结构

时间:2024-10-14 20:18:54

1、文件块、磁盘块2、文件分配方式--连续分配3、文件分配方式--链接分配

文件块、磁盘块

1、类似于内存分页,磁盘中的存储单元也会被分为一个个“块/磁盘块/物理块”。很多操作系统中,磁盘块的大小与内存块、页面的大小相同。

2、内存与磁盘之间的数据交换(即读/写操作、磁盘I/O)都是以“块”为单位进行的。即每次读入一块,或每次写出一块。

3、在内存管理中,进程的逻辑地址空间被分为一个一个页面。同样的,在外存管理中,为了方便对文件数据的管理,文件的逻辑地址空间也被分为一个一个的文件“块”。于是文件的逻辑地址也可以表示为(逻辑地址、块内地址)的形式。操作系统为文件分配存储空间都是以块为单位的。用户通过逻辑地址来操作自己的文件,操作系统要负责实现从逻辑地址到物理地址的映射。

文件分配方式--连续分配

1、连续分配方式要求每个文件在磁盘上占有一组连续的块。

2、用户通过逻辑地址来操作自己的文件,操作系统如何实现从逻辑地址到物理地址的映射?即(拼吾冥棒逻辑块号,块内地址)--->(物失窝蜜琶理块号,块内地址)的转换。只需转换块号就行,块内地址保持不变。用户给出要访问的逻辑块号,操作系统找到该文件对应的目录项(FCB)(目录项中记录存放的起始块号和长度,即该文件共占用几个块),接着算出物理地址。物理地址=起始块号+逻辑块号。当然,还需要检查用户提供的逻辑块号是否合法(逻辑块号>=文件长度就不合法)。优点一:连续分配可以直接算出逻辑块号对应的逻辑块号,因此连续分配支持顺序访问和 直接访问。

3、连续分配方式要求每个文件在磁盘上占有一组连续的块。读取某一磁盘时,需要移动磁头。访问的两个磁盘块相隔越远,移动磁头所需的时间就越长。优点二:连续分配的文件在顺序读/写时速度最快。

4、如文件要拓展,需要再增加一个磁盘块,由于采用连续结构,因此文件占用的磁盘块必须是连续的。因此只能将文件全部迁移到一个连续足够的磁盘空间块。缺点一:物理上采用连续分配的文件不方便拓展。缺点二:台仵瑕噤存储空间利用率低,会产生难以利用的磁盘碎片。这种碎片可以用紧凑来处理,但是需要耗费很大的时间代价。

文件分配方式--链接分配

1、链接分配采取离散分配的方式,可以为文件分配离散的磁盘块。分为隐式链接和显示链接两种。

链接分配--隐式链接

1、隐式链接需要在文件控制块中加入起始块号和结束块号,当然也可以增加一个字段表示文件的长度,除了文件最后一个磁盘块之外,每个磁盘块中都会保存指向下一个盘块大的指针,这些指针对用户是透明不可见的。

2、用户给出要访问的逻辑块号i,操作系统找到该文件对应的目录项(FCB),从目录项中找到起始块号(即0号块),将0号逻辑块读入内存,由滠锖斟绸此知道1号逻辑块存放的物理块号,于是读入1号逻辑块,再找到2号逻辑块的存放位置...以此类推。因此,读入i号逻辑块,总共需要i+1次磁盘I/O。

3、缺点:采用链式分配(隐式分配)方式的文件,只支持顺序访问,不支持随机访问,查找效率低。另外,指向下一个盘块的指针也需要耗费少量的存储空间。优点:很方便文件拓展,所有的空闲磁盘都可以被利用,不会有碎片问题,外存利用率高。

链接分配--显示链接

1、把用于链接文件各物理块的指针显式的存放在一张表中,即文件分配表(FAT,File Allocation Table)。目录中只需要记录文件的起始块号。

2、一个磁盘仅设置一张FAT,开机时,将FAT读入内存,并常驻内存。FAT的各个表项在物理上连续存储,且每一个表项长度相同,因此“物理块号”字段可以是隐含的。

3、用户给出要访问的逻辑块号i,操作系统找到该文件对应的目录项(FCB)。从目录项中找到起始块号,若i>0,则查询内存中的文件分配表FAT,往后找到i号逻辑块对应的物理块号。逻辑块号转换成物理块号的过程不需要读磁盘操作。

4、采用显示链式分配方式的文件,支持顺序访问,也支持随机访问,由于块号转换多的过程不需要访问磁盘,因此相比于隐式链接来说,访问速度快的多。

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