作業系統--檔案管理2

1.檔案緩存和打開檔案

檔案緩存的種類：磁盤控制器扇區緩存

記憶體裡面資料塊緩存/記憶體虛拟盤/打開檔案表

作業系統讨論的緩存：記憶體中資料塊的緩存

資料塊緩存按需讀入記憶體

* 提供read操作、預先讀取後面的資料塊

* 資料塊被使用後被緩存--後面可能用到，寫操作可能延遲

資料塊緩存的兩種方式：資料塊緩存、頁面緩存-統一緩存資料塊和記憶體頁

虛拟頁面對換和檔案讀寫--資料塊--檔案系統

虛拟頁對換和檔案讀寫--頁緩存<處理缺頁>

檔案系統中的打開檔案的資料結構：

*檔案描述符：每個打開檔案都有一個檔案描述符

*檔案描述符内容：檔案的狀态資訊

*每個程序具有一個打開檔案表

*每個檔案系統具有一個系統的打開檔案表

#打開檔案鎖：協調多程序的檔案通路

2.檔案配置設定

*檔案的大小：

大多數檔案很小,需要對小檔案很好的支援；塊空間不能太大

對于特定大的檔案的操作支援，通路的高效

*檔案配置設定：OS系統如何配置設定給一個檔案資料塊的位置和順序

連續配置設定：連續塊存儲

鍊式配置設定：類似于連結清單--無外碎片;順鍊通路

索引配置設定：設定索引--無外碎片

*檔案配置設定方式評價：存儲效率--外部碎片等；讀寫性能--通路速度

*3種配置設定方式的具體介紹

順序配置設定：檔案頭記錄：檔案起始塊和檔案長度--數組一樣

特點：檔案讀取性能表現好；高效的順序和随機通路；

缺點：碎片；檔案長度的增加處理

鍊式配置設定：檔案以資料塊連結清單的方式存儲；檔案頭包含頭和尾的指針--單向連結清單

優點：建立、增加、删除很容易--讀寫基本機關塊

缺點：沒有很友善的随機通路，可靠性差

索引配置設定：為每個檔案建立一個索引資料塊；檔案頭包含一個指向檔案索引的指針

特點：建立增大縮小很容易；沒有碎片，支援直接通路

缺點：檔案小的時候開銷大；檔案很大也比較麻煩

對于大檔案的處理：

鍊式索引/多級索引配置設定--減小了索引表的内容

注意：在真實的系統裡面通常幾種配置設定方式都是組合起來使用的。

eg:直接索引/間距索引

3.空閑空間管理：跟蹤記錄檔案卷中未配置設定的資料塊

采用什麼資料結構表示組織管理空閑塊：

#位圖：0代表空閑，1代表已經配置設定--10111011010

特點：使用簡單但可能會是一個很大的向量

#連結清單：組織已經配置設定和未配置設定的資料塊

#鍊式索引

注意：在實際的系統裡面是幾種方法的組合使用

4.磁盤陣列RAID--提高檔案系統可靠性與讀寫性能的技術

通常磁盤分區是限制尋道時間--半徑方向

分區：是一組柱面的集合

每個分區都視為邏輯上的獨立磁盤--半徑方向

檔案卷與磁盤分區的聯系：

*檔案卷：一個用于完整檔案系統的執行個體的外存空間；通常存儲在磁盤的單個分區

eg:A分區：目錄檔案；B分區：目錄檔案；C分區：目錄檔案(存儲在多個磁盤)

*多磁盤管理：

提高吞吐量--通過并行

可靠性和可用性--通過允餘

*RAID:多種磁盤管理技術,含有多種管理方式

*RAID技術的實作：軟體OS核心檔案卷管理、硬體RAID硬體控制器(I/O)

*RAID技術的分類：

RAID0:磁盤條帶化

把資料塊分為多個子塊，存儲在獨立的磁盤上；通過獨立磁盤的并行通路

來提供較大的磁盤帶寬。

RAID1:磁盤鏡像--給兩個中寫入相同的資料，讀可以從任意一個

可以提高可靠性

RAID4:帶校驗的磁盤條帶化--提高可靠性

允許從任意一個故障磁盤中恢複

RAID5:帶分布式校驗的磁盤條帶化