作業系統概念（高等教育出版社，第七版）複習——第十一章：檔案系統實現
第十一章 檔案系統實現
基礎知識
檔案系統實現（超重點）
一個磁碟可分為多個分割槽，或者一個卷可橫跨多個磁碟上的數個分割槽。分割槽可以是“生的”，即沒有檔案系統，也可以是“熟的”，即含有檔案系統。
目錄實現
線性列表、雜湊表
分配方法
連續分配：每個檔案在磁碟上佔有一個連續的塊。
連結分配：每個檔案是磁碟塊的連結串列，磁碟塊分佈在磁碟的任何一個地方，目錄包括檔案的第一塊的指標和最後一塊的指標。
索引分配：通過把所有指標放在一起（即通過索引塊）來解決。
連結分配的變種：建立檔案分配表（FAT）。通過多備份幾個FAT來增強可靠性。
連結分配提高了連續分配的外部碎片和大小宣告的問題。
索引分配提高了連結分配的可靠性。
索引分配包括連結方案、多層索引、組合方案。
空閒空間管理
位向量、連結串列、組、計數
位向量（點陣圖）
如果一塊為空閒，那麼其位為1，如果一塊已分配，其位為0.
第一個空閒塊=（值為0的字數）×（一個字的位數）+第一個值為1的位的偏移
連結串列
通過連結串列將空閒空間連線起來
組（grouping）
將n個空閒塊的地址存在第一個空閒塊中。這些塊中前n-1塊個確實為空，而最後一塊包含另外n個空閒塊的地址。
計數
記錄第一塊的地址和緊跟第一塊的連續的空閒塊的數量n
效率與效能
課後作業
2.
優點：根據指標可以找到位置，簡單有效。
缺點：如果不快取會導致大量的磁頭尋道時間。
6.
連續分配：
a. 初始地址加邏輯地址等於實體地址
b. 1
連結分配：
a. 根據連結串列依次尋找
b. 4
索引分配：
a. 獲取指向實體地址的指標
b. 2
10.
日誌檔案系統可防止系統崩潰時導致的資料不一致問題。對檔案系統元資料的更改都被儲存在一份單獨的日誌裡，當發生系統崩潰時可以根據日誌正確地恢復資料。除此之外，日誌使系統重新啟動時不必進行檔案系統的檢查，從而縮短了恢復時間。
思考題
檔案系統的目錄實現：
線性表：簡單；查詢需要線性搜尋，費時
雜湊表：搜尋快；會出現衝突；依賴雜湊表大小、雜湊函式
說明幾種檔案分配方式的思想、特點：
連續分配：
簡單，可以隨機存取，速度快，適合檔案系統不變動的情況，有外部碎片會浪費空間，檔案不能變大
連結分配：
簡單，沒有外部碎片，建立時無需宣告所需空間，需要空間儲存指標，不能隨機存取，可靠性低
索引分配：
隨機存取，建立時無需宣告所需空間，沒有外部碎片，浪費空間，索引塊的指標開銷通常大於連結分配的指標開銷
說明幾種磁碟空閒空間的管理方法的思想及特點(優點及缺點)：
位向量：
位示圖空閒為1，已分配為0，儲存在磁碟上，檢索時裝入主存；或放在超級塊中。
簡單，容易獲得連續檔案，效率低。
連結串列：
連結串列的頭放在超級塊中。
不易得到連續空間，不佔用額外磁碟空間。
組：
建立一個類似於分割槽記憶體管理中的分割槽表；每個表項記錄第一塊的地址和與第一塊連續的空閒塊的數量。
容易找到連續的空間，需要額外的空間。
計數：
需要額外空間（磁碟上有一個“空閒盤塊表”）；為磁碟上的每個空閒連續儲存空間中的磁碟塊建立一個表項。
適合連續檔案空間的連續分配。
為提高檔案系統的效能，可採用哪些措施：
磁碟cache
同步讀寫與非同步讀寫結合
優化順序訪問
採用立即釋放與提前預讀順序
讓磁碟塊在記憶體中駐留足夠長時間
通過將記憶體部分作為虛擬磁碟或RAM磁碟來提高PC效能
儘量減少磁碟的訪問頻率