操作系统的文件管理

文件的逻辑结构

逻辑结构的文件类型
- 有结构文件
  1. 文本文件
  2. 文档
  3. 媒体文件
- 无结构文件
  1. 二进制文件
  2. 链接库
- 有结构文件细节
  - 文件内容由定长记录和可变长记录组成
  - 定长记录存储文件格式、文件描述等结构化数据项
  - 可变长记录存储文件具体内容
  - 例如：PNG文件
- 无结构文件细节
  - 也称为流式文件
  - 文件内容长度以字节为单位
  - 例如：exe文件、dll文件、so文件
顺序文件
- 顺序文件是指按顺序存放在存储介质中的文件
- 磁带的存储特性使得磁带文件只能存储顺序文件
- 顺序文件是所有逻辑文件当中存储效率最高的
索引文件
- 可变长文件不适合使用顺序文件格式存储
- 索引文件是为了解决可变长文件存储而发明的一种文件格式
- 索引文件需要配合索引表完成存储的操作

辅存的存储空间分配

辅存的分配方式
- 连续分配
  - 优点：顺序读取文件内容非常容易，速度很快
  - 缺点：对存储要求高，要求满足容量的连续存储空间
  - 图示
- 链接分配：链接分配可以将文件存储在离散的盘块中、需要额外的存储空间存储文件的盘块链接顺序。
  - 隐式链接
    - 隐式分配的下一个链接指向存储在当前盘块内
    - 隐式分配适合顺序访问，随机访问效率很低
    - 可靠性差，任何一个链接出问题都会影响整个文件
    - 图示：假设已分配的盘块为2, 9, 7, 18, 16
  - 显式连接：FAT（file allocation table）文件系统
    - 不支持高效的直接存储（FAT记录项多）
    - 检索时FAT表占用较大的存储空间（需要将整个FAT加载到内存）
    - 图示
- 索引分配
  - 把文件的所有盘块集中存储（索引）
  - 读取某个文件时，将文件索引读取进内存即可
  - 优势
    - 每个文件拥有一个索引块，记录所有盘块信息
    - 索引分配方式支持直接访问盘块
    - 文件较大时，索引分配方式具有明显的优势
  - 图示：
存储空间管理
- 空闲表
  - 空闲盘区的分配与内存分配类似
  - 首次适应算法、循环适应算法等
  - 回收过程也与内存回收类似
  - 图示
- 空闲链表
  - 空闲链表是把所有空闲盘区组成一个空闲链表
  - 每个链表节点存储空闲盘块喝空闲的数目
- 位示图
  - 位示图维护成本很低，只需要维护一个表就可以了
  - 位示图可以非常容易找到空闲盘块
  - 位示图使用0/1比特位，占用空间很小
  - 图示

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文件的逻辑结构

辅存的存储空间分配

目录管理