3、文件物理結構

• 思維導圖
• 文件塊、磁盤塊
• 文件分配方式
• • 1、連續分配
  • 2、鏈接分配
  • • 隱式鏈接
    • 顯式鏈接
  • 3、索引分配
  • • 如果一個文件的大小超過一個磁盤塊怎么辦？
    • • 1、鏈接方案
      • 2、多層索引
      • 3、混合索引
• 總結
• 注：邏輯結構VS物理結構
• • 什么是邏輯結構，什么是物理結構？
  • 順序文件采用順序存儲/鏈式存儲
  • 索引文件采用索引分配

思維導圖

文件塊、磁盤塊

其實和程序與內存的分塊類似

文件分配方式

1、連續分配

1、邏輯分配方式：最大的特點就是物理存儲上連續
2、由于是連續存儲，所以進行地址映射時，只需要塊號的映射關系，而塊內地址不需要進行映射
3、用戶要訪問一個位置：首先要找到目錄文件中與之對應的文件目錄項中的起始塊號，然后物理塊號=起始塊號+邏輯塊號，最后通過快內地址找到所要訪問的位置。

連續分配優缺點：

優點：
1、

缺點：
1、

2、

2、鏈接分配

隱式鏈接

該種方式不支持隨機讀取，效率低

該種方式由于是鏈式存儲，所以方便拓展，只需要將FCB中的結束塊號修改即可

總結

顯式鏈接

區別與隱式鏈接，顯式鏈接多加了一塊文件分配表(FAT)，用于記錄塊與塊之間的關系

邏輯地址與物理地址的轉化：
1、用戶給出邏輯塊號，操作系統從文件目錄表找到對應FCB
2、從FCB中找到起始地址塊號算出物理塊號，然后查找FAT
3、直接找到物理塊(隨機存取)
由于FAT常駐內存，所以邏輯地址到物理地址的轉化不需要進行I/O讀寫。

總結

3、索引分配

1、在索引分配方式中，文件目錄表中的FCB需要新加一個索引塊的字段：用于存放該文件索引表存放的位置
2、在顯式鏈接的鏈式分配方式中，文件分配表FAT 是一個磁盤對應一張。而索引分配方式中，索引表是一個文件對應一張。
3、文件的邏輯塊號到物理塊號的轉換：首先，用戶給出要訪問的邏輯塊號 i，操作系統找到該文件對應的目錄項（FCB）；其次，從目錄項中可知索引表存放位置，將索引表從外存讀入內存，并查找索引表即可只 i 號邏輯塊在外存中的存放位置。因此，索引分配方式可以支持隨機訪問。文件拓展也很容易實現（只需要給文件分配一個空閑塊，并增加一個索引表項即可）但是索引表需要占用一定的存儲空間
4、問題：若每個磁盤塊1KB，一個索引表項4B，則一個磁盤塊只能存放 256 個索引項。如果一個文件的大小超過了256塊，那么一個磁盤塊是裝不下文件的整張索引表的，如何解決這個問題？

如果一個文件的大小超過一個磁盤塊怎么辦？

1、鏈接方案

1、解決方法：用多個索引塊鏈接存儲，FCB中存儲第一個索引塊的位置即可
2、問題：當有很多索引塊時，必須先將前面所有的索引塊讀入內存才可以找到你要的索引塊，因此，其效率很低。從而產生了多級索引。

2、多層索引

問題：當你只有很小的數據時，假如只有1KB，本來可以只讀入索引表就可以查詢到該文件位置，但是采用二級索引表卻要讀入一級索引表和二級索引表，得不償失，為解決該問題，引入混合索引

3、混合索引

就是將索引表和多級索引表混合使用，當數據很小時，就可以用直接索引，當數據很大時，就可以使用多級索引。

總結

注：邏輯結構VS物理結構

什么是邏輯結構，什么是物理結構？

物理結構：本質上來看是當我們在進行數據的存儲時，操作系統會將數據保存到硬盤中，但是他會以什么樣的方式存儲就是所謂的物理結構，例如操作系統可能會以順序或者鏈式的方式存儲數據。對于用戶而言，操作系統對數據的存儲是不可見的。用戶并不關心。
邏輯結構：本質上來看是用戶在編寫程序時，用何種方式來組織數據，文件的邏輯結構是用戶來定義的，只是表示一個數據和一個數據的前后邏輯關系是什么樣的。操作系統并不關心。

順序文件采用順序存儲/鏈式存儲

藍色的部分：就是用戶對于文件采用的邏輯結構的定義
橙色的部分：在操作系統看來，整個文件就是一堆二進制代碼，操作系統按照物理塊大小將這堆二進制文件拆分后；采用順序的方式存儲到硬盤上就是物理結構的順序存儲。采用鏈式的方式存儲到硬盤上就是物理結構的鏈式存儲

索引文件采用索引分配

總結

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统之文件管理：5、文件物理结构(连续分配、链式(显式、隐式)分配、索引分配(链接、多层索引、混合索引))的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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