3、文件物理結(jié)構(gòu)

• 思維導(dǎo)圖
• 文件塊、磁盤塊
• 文件分配方式
• • 1、連續(xù)分配
  • 2、鏈接分配
  • • 隱式鏈接
    • 顯式鏈接
  • 3、索引分配
  • • 如果一個(gè)文件的大小超過(guò)一個(gè)磁盤塊怎么辦？
    • • 1、鏈接方案
      • 2、多層索引
      • 3、混合索引
• 總結(jié)
• 注：邏輯結(jié)構(gòu)VS物理結(jié)構(gòu)
• • 什么是邏輯結(jié)構(gòu)，什么是物理結(jié)構(gòu)？
  • 順序文件采用順序存儲(chǔ)/鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)
  • 索引文件采用索引分配

思維導(dǎo)圖

文件塊、磁盤塊

其實(shí)和程序與內(nèi)存的分塊類似

文件分配方式

1、連續(xù)分配

1、邏輯分配方式：最大的特點(diǎn)就是物理存儲(chǔ)上連續(xù)
2、由于是連續(xù)存儲(chǔ)，所以進(jìn)行地址映射時(shí)，只需要塊號(hào)的映射關(guān)系，而塊內(nèi)地址不需要進(jìn)行映射
3、用戶要訪問(wèn)一個(gè)位置：首先要找到目錄文件中與之對(duì)應(yīng)的文件目錄項(xiàng)中的起始?jí)K號(hào)，然后物理塊號(hào)=起始?jí)K號(hào)+邏輯塊號(hào)，最后通過(guò)快內(nèi)地址找到所要訪問(wèn)的位置。

連續(xù)分配優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：
1、

缺點(diǎn)：
1、

2、

2、鏈接分配

隱式鏈接

該種方式不支持隨機(jī)讀取，效率低

該種方式由于是鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)，所以方便拓展，只需要將FCB中的結(jié)束塊號(hào)修改即可

總結(jié)

顯式鏈接

區(qū)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(guān)系

邏輯地址與物理地址的轉(zhuǎn)化：
1、用戶給出邏輯塊號(hào)，操作系統(tǒng)從文件目錄表找到對(duì)應(yīng)FCB
2、從FCB中找到起始地址塊號(hào)算出物理塊號(hào)，然后查找FAT
3、直接找到物理塊(隨機(jī)存取)
由于FAT常駐內(nèi)存，所以邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)化不需要進(jìn)行I/O讀寫(xiě)。

總結(jié)

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(gè)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?zhǔn)椒峙浞绞街?#xff0c;文件分配表FAT 是一個(gè)磁盤對(duì)應(yīng)一張。而索引分配方式中，索引表是一個(gè)文件對(duì)應(yīng)一張。
3、文件的邏輯塊號(hào)到物理塊號(hào)的轉(zhuǎn)換：首先，用戶給出要訪問(wèn)的邏輯塊號(hào) i，操作系統(tǒng)找到該文件對(duì)應(yīng)的目錄項(xiàng)（FCB）；其次，從目錄項(xiàng)中可知索引表存放位置，將索引表從外存讀入內(nèi)存，并查找索引表即可只 i 號(hào)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(jī)訪問(wèn)。文件拓展也很容易實(shí)現(xiàn)（只需要給文件分配一個(gè)空閑塊，并增加一個(gè)索引表項(xiàng)即可）但是索引表需要占用一定的存儲(chǔ)空間
4、問(wèn)題：若每個(gè)磁盤塊1KB，一個(gè)索引表項(xiàng)4B，則一個(gè)磁盤塊只能存放 256 個(gè)索引項(xiàng)。如果一個(gè)文件的大小超過(guò)了256塊，那么一個(gè)磁盤塊是裝不下文件的整張索引表的，如何解決這個(gè)問(wèn)題？

如果一個(gè)文件的大小超過(guò)一個(gè)磁盤塊怎么辦？

1、鏈接方案

1、解決方法：用多個(gè)索引塊鏈接存儲(chǔ)，FCB中存儲(chǔ)第一個(gè)索引塊的位置即可
2、問(wèn)題：當(dāng)有很多索引塊時(shí)，必須先將前面所有的索引塊讀入內(nèi)存才可以找到你要的索引塊，因此，其效率很低。從而產(chǎn)生了多級(jí)索引。

2、多層索引

問(wèn)題：當(dāng)你只有很小的數(shù)據(jù)時(shí)，假如只有1KB，本來(lái)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(jí)索引表卻要讀入一級(jí)索引表和二級(jí)索引表，得不償失，為解決該問(wèn)題，引入混合索引

3、混合索引

就是將索引表和多級(jí)索引表混合使用，當(dāng)數(shù)據(jù)很小時(shí)，就可以用直接索引，當(dāng)數(shù)據(jù)很大時(shí)，就可以使用多級(jí)索引。

總結(jié)

注：邏輯結(jié)構(gòu)VS物理結(jié)構(gòu)

什么是邏輯結(jié)構(gòu)，什么是物理結(jié)構(gòu)？

物理結(jié)構(gòu)：本質(zhì)上來(lái)看是當(dāng)我們?cè)谶M(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)保存到硬盤中，但是他會(huì)以什么樣的方式存儲(chǔ)就是所謂的物理結(jié)構(gòu)，例如操作系統(tǒng)可能會(huì)以順序或者鏈?zhǔn)降姆绞酱鎯?chǔ)數(shù)據(jù)。對(duì)于用戶而言，操作系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是不可見(jiàn)的。用戶并不關(guān)心。
邏輯結(jié)構(gòu)：本質(zhì)上來(lái)看是用戶在編寫(xiě)程序時(shí)，用何種方式來(lái)組織數(shù)據(jù)，文件的邏輯結(jié)構(gòu)是用戶來(lái)定義的，只是表示一個(gè)數(shù)據(jù)和一個(gè)數(shù)據(jù)的前后邏輯關(guān)系是什么樣的。操作系統(tǒng)并不關(guān)心。

順序文件采用順序存儲(chǔ)/鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)

藍(lán)色的部分：就是用戶對(duì)于文件采用的邏輯結(jié)構(gòu)的定義
橙色的部分：在操作系統(tǒng)看來(lái)，整個(gè)文件就是一堆二進(jìn)制代碼，操作系統(tǒng)按照物理塊大小將這堆二進(jìn)制文件拆分后；采用順序的方式存儲(chǔ)到硬盤上就是物理結(jié)構(gòu)的順序存儲(chǔ)。采用鏈?zhǔn)降姆绞酱鎯?chǔ)到硬盤上就是物理結(jié)構(gòu)的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)

索引文件采用索引分配

總結(jié)

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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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