1、第六章文 件 管 理 6.3.1. 连续分配连续分配 连续分配方式连续分配方式 采用连续分配方式时，可把逻辑文件中的记录采用连续分配方式时，可把逻辑文件中的记录顺序地存顺序地存储到相邻的各物理盘块中储到相邻的各物理盘块中，这样所形成的文件结构称为，这样所形成的文件结构称为顺序文件结构，顺序文件结构，此时物理文件称作此时物理文件称作顺序文件；顺序文件； 为了能使系统找到文件存放的地址，在目录中应记录该为了能使系统找到文件存放的地址，在目录中应记录该文件第一个盘块号和文件长度文件第一个盘块号和文件长度 如内存的动态分区分配，随着文件建立时的空间分配和如内存的动态分区分配，随着文件建立时的空间分配和
2、文件删除时的空间回收，将使磁盘空间被分割成许多小文件删除时的空间回收，将使磁盘空间被分割成许多小块，这些较小的连续区（块，这些较小的连续区（碎片碎片）很难用来存储文件，可）很难用来存储文件，可以采用以采用“紧凑紧凑”的方法，将盘上的所有文件紧靠在一起，的方法，将盘上的所有文件紧靠在一起，把所有的碎片拼接成一个大片连续的存储空间。把所有的碎片拼接成一个大片连续的存储空间。第六章文 件 管 理 1. 连续分配连续分配 连续分配方式的优缺点连续分配方式的优缺点 优点优点顺序访问容易顺序访问容易顺序访问速度快顺序访问速度快 缺点缺点要求有连续的存储空间，易产生外部碎片要求有连续的存储空间，易产生外部碎
3、片, 降低外存空间的利用降低外存空间的利用率率必须事先知道文件的长度必须事先知道文件的长度012345678910111213141516171819202122232425262728293031file start lengthcount 0 2 tr 15 3mail 21 6list 29 3f 7 2目 录countfcounttrmaillist第六章文 件 管 理 6.3.2 链接分配链接分配 将文件存放在多个离散的盘块中将文件存放在多个离散的盘块中, ,同一文件的盘块链接成同一文件的盘块链接成一个链表一个链表, ,消除外部碎片消除外部碎片, ,显著的提高了外存空间的利用率显著的
4、提高了外存空间的利用率, , 有有利于文件插入和删除利于文件插入和删除, ,有利于文件的动态扩充。有利于文件的动态扩充。链接方式可分为显示链接和隐式链接两种形式。链接方式可分为显示链接和隐式链接两种形式。1. 1. 隐式链接隐式链接 在文件目录的每个目录项中在文件目录的每个目录项中, ,都含有指向链接文件第一个盘都含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指针块和最后一个盘块的指针, ,而在每个盘块中都含有指向下一个而在每个盘块中都含有指向下一个盘块的指针。盘块的指针。第六章文 件 管 理 隐式链接隐式链接01012345678169251011121314151617181920212223
5、24-125262728293031file start endjeep 9 25目 录1缺点缺点: 只适合顺序访问只适合顺序访问, 随机访问要从头查找极低效。可靠性随机访问要从头查找极低效。可靠性差差, 盘块的指针出现问题会导致链断开。更多的寻道次数和寻盘块的指针出现问题会导致链断开。更多的寻道次数和寻道时间。道时间。解决方法解决方法:可将几个盘块组成一个簇可将几个盘块组成一个簇, 减少查找指定块的时间，减少查找指定块的时间，且减少指针所占空间。（内部碎片增大）且减少指针所占空间。（内部碎片增大）第六章文 件 管 理 2. 显式链接显式链接把用于链接文件各物理块的把用于链接文件各物理块的指针
6、指针，显式地，显式地存放在存放在内存内存的一张链的一张链接表（称为文件分配表接表（称为文件分配表FAT-File Allocation TableFAT-File Allocation Table）中）中，该表，该表整个磁盘设置一张；整个磁盘设置一张；在表中，凡是属于某一文件的第一个盘块号，或者每条文件链在表中，凡是属于某一文件的第一个盘块号，或者每条文件链的首指针对应的盘块号，均作为文件地址被填入相应文件的的首指针对应的盘块号，均作为文件地址被填入相应文件的FCBFCB的的“物理地址物理地址”字段中。字段中。查找记录在内存中进行，显著提高了检索速度，大大减少了访查找记录在内存中进行，显著提高
7、了检索速度，大大减少了访问磁盘的次数。问磁盘的次数。FCB20451012345FAT物理块号第六章文 件 管 理 文件分配表（文件分配表（FAT） 把用于链接文件各物理把用于链接文件各物理块的指针，放在内存的块的指针，放在内存的一张链接表中，该表在一张链接表中，该表在整个磁盘只有一张，称整个磁盘只有一张，称为文件分配表（为文件分配表（FAT）。）。 一个磁盘分区能分为多一个磁盘分区能分为多少块少块, 则则FAT就有多少个就有多少个表项表项01N-110N-1磁盘磁盘FAT第六章文 件 管 理 例：例：200MB200MB硬盘，盘块大小硬盘，盘块大小=1KB=1KB，共有，共有200K200K
8、个盘块，每个盘个盘块，每个盘块在块在FATFAT表中占表中占1 1个表项，个表项，FATFAT表共有表共有200K200K个表项个表项 若每个表项占若每个表项占2.52.5个字节，则个字节，则FATFAT共占共占500KB=200500KB=200* *2.52.5例：例：12G12G硬盘，盘块大小硬盘，盘块大小=4KB=4KB，若每个，若每个FATFAT表项占表项占3 3个字节，个字节，FATFAT表占多少字节？表占多少字节？硬盘共有硬盘共有3M3M个盘块，每个盘块在个盘块，每个盘块在FATFAT表中占表中占1 1个表项，个表项，FATFAT表表共有共有3M3M个表项，则个表项，则FATFA
9、T共占共占9M=3M9M=3M* *3 3文件分配表（文件分配表（FATFAT）第六章文 件 管 理 6.3.3 FAT和和NTFS技术技术 文件系统的分类文件系统的分类 FAT文件系统：适用于早期的文件系统：适用于早期的DOS和和Window95，Windows98操作系统；操作系统； NTFS（New Technology File System）文件系统：适用于）文件系统：适用于后来的后来的WindowsNT，Windows2000，WindowsXP和和vista操作系统。操作系统。第六章文 件 管 理 文件系统的发展文件系统的发展FAT12FAT12：适用于早期的：适用于早期的MS-
10、DOSMS-DOS操作系统，每个操作系统，每个FATFAT表项占表项占1212位。最多位。最多40964096个表项，若盘块个表项，若盘块512K512K，则每个分区容量，则每个分区容量2M2M，支持支持4 4个逻辑分区，相应磁盘最大容量为个逻辑分区，相应磁盘最大容量为8M8M；FAT16FAT16：增加了：增加了FATFAT表的表项到表的表项到6553665536，可以管理最大分区，可以管理最大分区空间空间2048M2048M，和，和FAT12FAT12一样不支持长文件名；一样不支持长文件名；FAT32FAT32：可以支持：可以支持42949672964294967296个个FATFAT表项
11、，可以管理最大磁表项，可以管理最大磁盘空间达到盘空间达到2TB2TB，但是由于文件分配表扩大，运行速度慢；，但是由于文件分配表扩大，运行速度慢；P219P219NTFSNTFS文件系统：专门为文件系统：专门为Windows NTWindows NT开发，的全新的文件系开发，的全新的文件系统，它使用统，它使用6464位的磁盘地址；支持长文件名（位的磁盘地址；支持长文件名（255255个字符个字符以内）全路径名（以内）全路径名（3276732767个字符）；具有系统容错功能；个字符）；具有系统容错功能；提供数据一致性；还提供文件加密、文件压缩功能。提供数据一致性；还提供文件加密、文件压缩功能。第六
12、章文 件 管 理 1 1FAT12FAT121) 1) 以盘块为基本分配单位以盘块为基本分配单位 早期早期MS-DOS操作系统所使用的是操作系统所使用的是FAT12文件系统文件系统，每个每个FAT表项占表项占12位。位。在在FAT的每个表项中存放下一个盘块号的每个表项中存放下一个盘块号，文文件的第一个盘块号放在自己的件的第一个盘块号放在自己的FCB中。中。 第六章文 件 管 理 图6-10MS-DOS的文件物理结构 6EOF11105EOF0123456789FATFCB A4FCB B9第六章文 件 管 理 对于对于1.2 MB的软盘，每个盘块的大小为的软盘，每个盘块的大小为512 B，在每
13、个，在每个FAT中共含有中共含有2.4 K个表项，由于每个个表项，由于每个FAT表项占表项占12位，故位，故FAT表占用表占用3.6 KB的存储空间。的存储空间。 以盘块为分配单位时，所允许的最大磁盘容量：以盘块为分配单位时，所允许的最大磁盘容量：由于每个由于每个FATFAT表项为表项为1212位，因此，在位，因此，在FATFAT表中最多允许有表中最多允许有40964096个表项，如果采用以盘块作为基本分配单位，每个盘块个表项，如果采用以盘块作为基本分配单位，每个盘块( (也称扇区也称扇区) )的大小一般是的大小一般是512512字节，那么，每个磁盘分区的字节，那么，每个磁盘分区的容量为容量为
14、2 MB2 MB(4096512 B)。同时，一个物理磁盘支持。同时，一个物理磁盘支持4个逻个逻辑磁盘分区，所以相应的辑磁盘分区，所以相应的磁盘最大容量仅为磁盘最大容量仅为8 MB。第六章文 件 管 理 2) 2) 簇的基本概念簇的基本概念为了适应磁盘容量不断增大的需要，在进行盘块分配时，为了适应磁盘容量不断增大的需要，在进行盘块分配时，不再以盘块而是以簇不再以盘块而是以簇(cluster)(cluster)为基本单位。簇是一组连续的为基本单位。簇是一组连续的扇区，在扇区，在FATFAT中它是作为一个虚拟扇区，中它是作为一个虚拟扇区，簇的大小一般是簇的大小一般是2n 2n (n(n为整数为整数
15、) )个盘块个盘块，在在MS-DOSMS-DOS的实际运用中，簇的容量可以仅的实际运用中，簇的容量可以仅有一个扇区有一个扇区(512 B)(512 B)、两个扇区、两个扇区(1 KB)(1 KB)、四个扇区、四个扇区(2 KB)(2 KB)、八、八个扇区个扇区(4 KB)(4 KB)等。等。 一个簇应包含扇区的数量与磁盘容量的大小直接有关。一个簇应包含扇区的数量与磁盘容量的大小直接有关。例如，当一个簇仅有一个扇区时，磁盘的最大容量为例如，当一个簇仅有一个扇区时，磁盘的最大容量为8 MB8 MB；当一个簇包含两个扇区时，磁盘的最大容量可以达到当一个簇包含两个扇区时，磁盘的最大容量可以达到16 M
16、B16 MB；当一个簇包含了八个扇区时，磁盘的最大容量便可达到当一个簇包含了八个扇区时，磁盘的最大容量便可达到64 MB64 MB。第六章文 件 管 理 以簇作为基本的分配单位所带来的最主要的好处是，能以簇作为基本的分配单位所带来的最主要的好处是，能适应磁盘容量不断增大的情况。适应磁盘容量不断增大的情况。值得注意的是，使用簇作为值得注意的是，使用簇作为基本的分配单位虽可减少基本的分配单位虽可减少FAT表中的项数表中的项数(在相同的磁盘容量在相同的磁盘容量下，下，FAT表的项数是与簇的大小成反比的表的项数是与簇的大小成反比的)。这一方面。这一方面会使会使FAT表占用更少的存储空间，并减少访问表占
17、用更少的存储空间，并减少访问FAT表的存取开销，表的存取开销，提高文件系统的效率提高文件系统的效率；但这也；但这也会造成更大的簇内零头会造成更大的簇内零头(它与存它与存储器管理中的页内零头相似储器管理中的页内零头相似)。 第六章文 件 管 理 3) FAT123) FAT12存在的问题存在的问题 FAT12FAT12对所允许的磁盘容量存在着严重的限制对所允许的磁盘容量存在着严重的限制，通常只能，通常只能是数十兆字节，是数十兆字节，虽然可以用继续增加簇的大小来提高所允虽然可以用继续增加簇的大小来提高所允许的最大磁盘容量，但随着支持的硬盘容量的增加，相应许的最大磁盘容量，但随着支持的硬盘容量的增加
18、，相应的簇内碎片也将随之成倍地增加。的簇内碎片也将随之成倍地增加。 它只能支持它只能支持8+38+3格式的文件名。格式的文件名。 第六章文 件 管 理 2 2FAT16FAT16FAT12FAT12表最多只允许表最多只允许40964096个表项，亦即最多只能将一个磁盘个表项，亦即最多只能将一个磁盘分区分为分区分为40964096个簇个簇。随着磁盘容量的增加，必定会引起簇的大随着磁盘容量的增加，必定会引起簇的大小和簇内碎片也随之增加。小和簇内碎片也随之增加。解决方法：解决方法：应增加应增加FATFAT表的宽度，将表的宽度，将FATFAT表的宽度增至表的宽度增至1616位，位，最大表项数将增至最大
19、表项数将增至6553665536个，此时便能将一个磁盘分区分为个，此时便能将一个磁盘分区分为65 65 536(2536(21616) )个簇。个簇。具有具有1616位表宽的位表宽的FATFAT表称为表称为FAT16FAT16。在在FAT16FAT16的每个簇中可以有的盘块数为的每个簇中可以有的盘块数为4 4、8 8、1616、3232直到直到6464，由此得出由此得出FAT16FAT16可以管理的最大分区空间为可以管理的最大分区空间为2 21616 64 64 512 = 512 = 2048 MB=2GB2048 MB=2GB。 第六章文 件 管 理 3 3FAT32FAT32FAT32是
20、是FAT系列文件系统的最后一个产品。系列文件系统的最后一个产品。每一簇在每一簇在FAT表中的表项占据表中的表项占据4字节字节(232)，FAT表可以表示表可以表示4 294 967 296项，即项，即FAT32允许管理比允许管理比FAT16更多的簇。更多的簇。这样就允许在这样就允许在FAT32中采用较小的簇，中采用较小的簇，FAT32的每个簇都固定为的每个簇都固定为4 KB，即，即每簇用每簇用8个盘块代替个盘块代替FAT16的的64个盘块，每个盘块仍为个盘块，每个盘块仍为512字字节，节，FAT32分区格式可以管理的单个最大磁盘空间大到分区格式可以管理的单个最大磁盘空间大到4 KB232 =
21、2 TB。三种三种FAT类型的最大分区以及所对应的块的大小如图类型的最大分区以及所对应的块的大小如图6-11所所示。示。 第六章文 件 管 理 图6-11 FAT中簇的大小与最大分区的对应关系 块大小/KB FAT12/MB FAT16/MB FAT32/TB 0.5 2 1 4 2 8 128 4 16 256 1 8 512 2 16 1024 2 32 2048 2 第六章文 件 管 理 4 4NTFSNTFSNTFS文件系统：专门为文件系统：专门为Windows NT开发，的全新的文开发，的全新的文件系统，它使用件系统，它使用64位的磁盘地址；支持长文件名（位的磁盘地址；支持长文件名（
22、255个字符个字符以内）全路径名（以内）全路径名（32767个字符）；具有系统容错功能；提供个字符）；具有系统容错功能；提供数据一致性；还提供文件加密、文件压缩功能。数据一致性；还提供文件加密、文件压缩功能。第六章文 件 管 理 6.3.4. 索引分配索引分配链接方式存在问题（链接方式存在问题（1）不能支持高效直接存取（）不能支持高效直接存取（2）FAT需需占用较大的内存空间。占用较大的内存空间。1. 1. 单级索引分配：单级索引分配：为每个文件分配一个集中存放的为每个文件分配一个集中存放的索引块索引块( (表表),),包含文件的所包含文件的所有物理块号有物理块号，因而索引块实质就是磁盘块地址
23、数组，因而索引块实质就是磁盘块地址数组, ,其中第其中第i i项项存放指向文件的第存放指向文件的第i i块盘块号。块盘块号。在该文件的目录项中存储了指在该文件的目录项中存储了指向该索引块的指针。向该索引块的指针。第六章文 件 管 理 012345678910111213141516171819202122232425262728293031file 块序号jeep 19目 录91611025-1-1-119索引表索引分配方式支持直接存取。索引分配方式支持直接存取。第六章文 件 管 理 优点：优点： 避免了连续空间分配存在的外部碎片问题和文件长度受限避免了连续空间分配存在的外部碎片问题和文件长度
24、受限制的问题，制的问题，便于文件的增、删、改。便于文件的增、删、改。 支持对任何一个文件块的直接访问支持对任何一个文件块的直接访问。缺点：缺点： 由于索引块的分配增加了系统存储空间的开销。由于索引块的分配增加了系统存储空间的开销。每个文件每个文件都要单独分配一个索引块，小文件不适合。都要单独分配一个索引块，小文件不适合。 另外，另外，存取文件需要两次访问外存存取文件需要两次访问外存首先要读取索引块首先要读取索引块的内容，然后再访问具体的磁盘块，因而降低了文件的存的内容，然后再访问具体的磁盘块，因而降低了文件的存取速度。取速度。 第六章文 件 管 理 2. 多级索引分配多级索引分配 对于大文件，
25、当分配的盘块号已装满一个索引对于大文件，当分配的盘块号已装满一个索引块时，必须另分配索引块，各索引块通过指针连块时，必须另分配索引块，各索引块通过指针连结起来，文件太大索引块太多时，检索索引块将结起来，文件太大索引块太多时，检索索引块将是低效的，此时是低效的，此时应为这些索引块再建立一级索引，应为这些索引块再建立一级索引，形成两级索引，形成两级索引，必要时还可建立更多级的索引分必要时还可建立更多级的索引分配方式。配方式。第六章文 件 管 理 两级索引分配：两级索引分配：适用于文件太大、索引太多的情况。适用于文件太大、索引太多的情况。360主索引主索引7401125二级索引二级索引磁盘空间磁盘空
26、间1051062543603563577409851125012105106356357254985第六章文 件 管 理 如果每个盘块的大小为如果每个盘块的大小为1 KB1 KB，每个盘块号占，每个盘块号占4 4个字节个字节，则，则在一个索引块中可存放在一个索引块中可存放256256个盘块号。个盘块号。这样，在两级索引时，这样，在两级索引时， 最多可包含的存放文件的盘块的盘块号总数最多可包含的存放文件的盘块的盘块号总数N = 256 N = 256 256 256 = 64 K= 64 K个盘块号个盘块号。由此可得出结论。由此可得出结论: : 采用两级索引时，所允采用两级索引时，所允许的文件最
27、大长度为许的文件最大长度为64 MB64 MB。倘若盘块的大小为倘若盘块的大小为4 KB4 KB，在采用单级索引时所允许的最，在采用单级索引时所允许的最大文件长度为大文件长度为4 MB4 MB；而在采用两级索引时所允许的最大文件；而在采用两级索引时所允许的最大文件长度可达长度可达4 GB4 GB。 第六章文 件 管 理 3. 混合索引分配方式混合索引分配方式索引分配方式的索引块花费较多空间索引分配方式的索引块花费较多空间, ,小文件索引块利用率更小文件索引块利用率更低。低。UNIXUNIX用用混合混合索引模式避免此缺点。即将多种索引分配方式相索引模式避免此缺点。即将多种索引分配方式相结合而形成
28、的一种结合而形成的一种分配方式分配方式。每个文件的索引结点含每个文件的索引结点含1313个地址项个地址项 i.addr(0) i.addr(12), i.addr(0) i.addr(12), 前前1010项存放直接地址项存放直接地址( (物理块号物理块号),),假如假如盘块大小为盘块大小为4KB4KB，当，当文件不文件不大于大于40KB40KB时，可从直接地址项得到文件所有的盘块号；时，可从直接地址项得到文件所有的盘块号；若文件大于若文件大于40kB40kB，则用，则用i.addr(10)i.addr(10)指向单级索引块进行一次指向单级索引块进行一次间接寻址间接寻址, ,每个每个盘块号占盘
29、块号占4 4个字节个字节，该块中最多可放，该块中最多可放1k1k个物理块号个物理块号, ,文件可长达文件可长达4MB4MB; ; 还可用还可用 i.addr(11) i.addr(11) 和和 i.addr(12) i.addr(12) 作为二次作为二次和三次间接寻址和三次间接寻址, , 文件最大长度分别可达文件最大长度分别可达4GB4GB和和4TB4TB。第六章文 件 管 理 模式模式拥有者拥有者时间戳时间戳大小大小块数量块数量节点节点(直接块直接块)一级间接块一级间接块二级间接块二级间接块三级间接块三级间接块数据块数据块一次间接地址二次间接地址数据块数据块数据块数据块地址数据块地址数据块数
30、据块数据块数据块直接地址：提高文件的检索速度；直接地址：提高文件的检索速度；一次间接地址：针对大中型文件，允一次间接地址：针对大中型文件，允许文件长达许文件长达4M；多次间接地址：二次间接地址方式，多次间接地址：二次间接地址方式，支持文件长度可达支持文件长度可达4GB，三次间接地，三次间接地址，支持文件长度可达址，支持文件长度可达4TB。第六章文 件 管 理 题型分析：题型分析：1 1、混合索引下计算最大文件、混合索引下计算最大文件这类题目中，混合索引一般包括若干个直接索引、一个一级间这类题目中，混合索引一般包括若干个直接索引、一个一级间接索引和一个二级间接索引项。计算步骤如下：接索引和一个二
31、级间接索引项。计算步骤如下：步骤一：步骤一：计算直接索引对应的空间，直接索引项个数计算直接索引对应的空间，直接索引项个数* *物理块大物理块大小；小；步骤二：步骤二：计算一级间接索引对应的空间，计算一级间接索引对应的空间，( (物理块大小物理块大小/ /每个索每个索引项占用的字节引项占用的字节) ) * *物理块大小；物理块大小；步骤三：步骤三：计算二级间接索引对应的空间，计算二级间接索引对应的空间，( (物理块大小物理块大小/ /每个索每个索引项占用的字节引项占用的字节) )2 2* *物理块大小；物理块大小；步骤四：步骤四：将上述各步骤计算所得空间相加，即得最大文件大小。将上述各步骤计算所
32、得空间相加，即得最大文件大小。说明：说明：对于对于n n级间接索引，其对应的空间为级间接索引，其对应的空间为( (物理块大小物理块大小/ /每个索每个索引项占用的字节引项占用的字节) )n n * *物理块大小。物理块大小。第六章文 件 管 理 2、给定文件的实际大小，计算其实际占用磁盘空间、给定文件的实际大小，计算其实际占用磁盘空间文件实际占用磁盘空间大小：文件实际占用磁盘空间大小：（数据所需的物理块（数据所需的物理块+索引所需的物理块）索引所需的物理块）*物理块大小。物理块大小。设每块可以存储的索引项个数为设每块可以存储的索引项个数为k，则，则k=(物理块大小物理块大小/每个索每个索引项占
33、用的字节引项占用的字节)。步骤一：计算文件数据部分理论所需块数步骤一：计算文件数据部分理论所需块数n，。，。步骤二：首先使用直接索引，直接索引不产生索引块；计算步骤二：首先使用直接索引，直接索引不产生索引块；计算直接索引之外的数据块直接索引之外的数据块m1=n-直接索引项个数。直接索引项个数。步骤三：如果步骤三：如果m10，则需要一个一级间接索引，索引需要，则需要一个一级间接索引，索引需要1个索引块；计算一级间接索引之外的数据块个索引块；计算一级间接索引之外的数据块m2=m1-k。第六章文 件 管 理 步骤四：如果步骤四：如果m20m20，则需要一个二级间接索引，如果，则需要一个二级间接索引，
34、如果m2=km20m10，则需要一个一级间接索引，索引需要，则需要一个一级间接索引，索引需要1 1个索引个索引块；计算一级间接索引之外的数据块块；计算一级间接索引之外的数据块m2=65528-512=65016m2=65528-512=65016。步骤四：步骤四：m20m20，则需要一个二级间接索引，则需要一个二级间接索引，m2=km2=k2 2，索引需，索引需要要 个索引块。个索引块。步骤五：文件实际占用磁盘空间大小：（步骤五：文件实际占用磁盘空间大小：（65536+1+12865536+1+128）* *2K128.25M2K128.25M。128512/650161第六章文 件 管 理
35、3 3、指定要读取一个文件中的具体位置的内容，计算需要访、指定要读取一个文件中的具体位置的内容，计算需要访问磁盘的次数：问磁盘的次数：需要访问磁盘的次数需要访问磁盘的次数= =需要访问的索引块数（每块访问磁盘需要访问的索引块数（每块访问磁盘1 1次）次）+1+1个数据块（访问磁盘个数据块（访问磁盘1 1次）。次）。步骤一：计算要读取的内容所在的物理数据块号；步骤一：计算要读取的内容所在的物理数据块号；步骤二：确定该块属于哪种索引，是直接索引、一级间接步骤二：确定该块属于哪种索引，是直接索引、一级间接索引还是二级间接索引；索引还是二级间接索引；步骤三：确定需要访问的索引块数，直接索引为步骤三：确
36、定需要访问的索引块数，直接索引为0 0，一级间，一级间接索引为接索引为1 1，二级间接索引为，二级间接索引为2 2；步骤四：需要访问磁盘的次数步骤四：需要访问磁盘的次数= =需要访问的索引块数（每块需要访问的索引块数（每块访问磁盘访问磁盘1 1次）次）+1+1个数据块（访问磁盘个数据块（访问磁盘1 1次）。次）。第六章文 件 管 理 【例例】在在UNIXUNIX操作系统中，给文件分配外存空间采用的是混合操作系统中，给文件分配外存空间采用的是混合索引分配方式，索引分配方式，UNIXUNIX系统中的某个文件的索引结点指示出了为该系统中的某个文件的索引结点指示出了为该文件分配的物理块的寻找方法。在该
37、索引结点中，有文件分配的物理块的寻找方法。在该索引结点中，有1010个直接块个直接块（每个直接块都直接指向一个数据块），有（每个直接块都直接指向一个数据块），有1 1个一级间接块、个一级间接块、1 1个个二级间接块以及二级间接块以及1 1个三级间接块，间接块指向的是一个索引块，每个三级间接块，间接块指向的是一个索引块，每个索引块和数据块的大小均为个索引块和数据块的大小均为4KB4KB，而，而UNIXUNIX系统中地址所占空间为系统中地址所占空间为4B4B（指针大小为（指针大小为4B4B），假设以下问题都建立在该索引结点已经在），假设以下问题都建立在该索引结点已经在内存中的前提下。内存中的前提下
38、。现请回答：现请回答：（1 1）文件的大小为多大时可以只用到索引结点的直接块？）文件的大小为多大时可以只用到索引结点的直接块？（2 2）该索引结点能访问到的地址空间大小总共为多大？（小）该索引结点能访问到的地址空间大小总共为多大？（小数点后保留数点后保留2 2位）位）（3 3）若要读取一个文件的第）若要读取一个文件的第10 000B10 000B的内容，需要访问磁盘多的内容，需要访问磁盘多少次？少次？（4 4）若要读取一个文件的第）若要读取一个文件的第10MB10MB的内容，需要访问磁盘多少的内容，需要访问磁盘多少次？次？第六章文 件 管 理 【分析分析】对于第对于第1 1小题，当文件大小小于
39、等于所有直接索引所引导小题，当文件大小小于等于所有直接索引所引导的物理数据块之和时，可以只用到索引结点的直接块；对于第的物理数据块之和时，可以只用到索引结点的直接块；对于第2 2小题，根据题型二中混合索引下计算最大文件的解题思路进小题，根据题型二中混合索引下计算最大文件的解题思路进行解答；对于第行解答；对于第3 3、4 4小题，根据题型三中的解题思路进行解答。小题，根据题型三中的解题思路进行解答。解：解：（1 1）直接块为）直接块为1010个，数据块的大小为个，数据块的大小为4KB4KB，1010* *4K=40K4K=40K，因此，因此，当文件大小小于等于当文件大小小于等于40K40K时，可
40、以只用到索引结点的直接块。时，可以只用到索引结点的直接块。（2 2）步骤一：计算直接索引对应的空间，）步骤一：计算直接索引对应的空间，1010* *4K=40K4K=40K；步骤二：计算一级间接索引对应的空间，步骤二：计算一级间接索引对应的空间，(4(4* *1024/4) 1024/4) * *4K=4M4K=4M；步骤三：计算二级间接索引对应的空间，步骤三：计算二级间接索引对应的空间，(4(4* *1024/4)21024/4)2* *4K=4G4K=4G；步骤四：计算三级间接索引对应的空间，步骤四：计算三级间接索引对应的空间，(4(4* *1024/4)31024/4)3* *4K=4T
41、G4K=4TG；步骤五：将上述各步骤计算所得空间相加，即得最大文件大小：步骤五：将上述各步骤计算所得空间相加，即得最大文件大小：40K+4M+4G+4TG4TG40K+4M+4G+4TG4TG。第六章文 件 管 理 （3 3）步骤一：计算要读取的内容所在的物理数据块号：）步骤一：计算要读取的内容所在的物理数据块号：10 10 000B/(4000B/(4* *1024B)2.441024B)2.44，2 2号块，即第号块，即第3 3块；块；步骤二：第步骤二：第3 3块属于直接索引；块属于直接索引；步骤三：确定需要访问的索引块数，直接索引为步骤三：确定需要访问的索引块数，直接索引为0 0；步骤四
42、：需要访问磁盘的次数步骤四：需要访问磁盘的次数= =需要访问的索引块数（每块访问磁盘需要访问的索引块数（每块访问磁盘1 1次）次）+1+1个数据块（访问磁盘个数据块（访问磁盘1 1次），即次），即0+1=10+1=1。（4 4）步骤一：计算要读取的内容所在的物理数据块号：）步骤一：计算要读取的内容所在的物理数据块号：10 10 * *1024K/4K=25601024K/4K=2560，25602560号块，即第号块，即第25612561块；块；步骤二：确定该块属于哪种索引，直接索引有步骤二：确定该块属于哪种索引，直接索引有1010块、一级间接索引有块、一级间接索引有10241024（即，（即
43、，4 4* *1024/41024/4）块、二级间接索引有）块、二级间接索引有1024210242块，可见，块，可见，25602560在直接索在直接索引和一级间接索引之外且在二级间接索引范围内，因此该块属于二级间接索引和一级间接索引之外且在二级间接索引范围内，因此该块属于二级间接索引；引；步骤三：确定需要访问的索引块数，二级间接索引为步骤三：确定需要访问的索引块数，二级间接索引为2 2；步骤四：需要访问磁盘的次数步骤四：需要访问磁盘的次数= =需要访问的索引块数（每块访问磁盘需要访问的索引块数（每块访问磁盘1 1次）次）+1+1个数据块（访问磁盘个数据块（访问磁盘1 1次），即次），即2+1=
44、32+1=3。第六章文 件 管 理 作业：作业：1 1、存放在某个磁盘上的文件系统采用混合索引分配方式，存放在某个磁盘上的文件系统采用混合索引分配方式，其其FCBFCB中共有中共有1313个地址项，第个地址项，第0 0到到9 9个地址项为直接地址，第个地址项为直接地址，第1010个个地址项为一次间接地址，第地址项为一次间接地址，第1111个地址项为二次间接地址。如果个地址项为二次间接地址。如果每个盘块的大小为每个盘块的大小为512512字节，若盘块号需用字节，若盘块号需用3 3个字节来描述，而个字节来描述，而每个盘块最多存放每个盘块最多存放170170个盘块地址，则个盘块地址，则（1 1）该文
45、件系统允许文件的最大长度是多少？）该文件系统允许文件的最大长度是多少？（2 2）将文件的字节偏移量）将文件的字节偏移量50005000、1500015000、150000150000转换为物理块转换为物理块号和块内偏移量。号和块内偏移量。（3 3）假设某个文件的）假设某个文件的FCBFCB已在内存，但其他信息均在外存，为已在内存，但其他信息均在外存，为了访问该文件中某个位置的内容，最少需要访问几次磁盘？最了访问该文件中某个位置的内容，最少需要访问几次磁盘？最多需要访问几次磁盘？多需要访问几次磁盘？第六章文 件 管 理 思考题： 一个文件系统中有一个一个文件系统中有一个20MB20MB大文件和一
46、个大文件和一个20KB20KB小文件小文件, ,当分别采用连续、链接、二级索引和当分别采用连续、链接、二级索引和UNIX S V UNIX S V 分配方案时分配方案时( (每块大小为每块大小为4096B,4096B,每块每块地址用地址用4B4B表示表示) )，问，问: :1.1.各文件系统管理的最大的文件是多少各文件系统管理的最大的文件是多少? ? 2.2.每种方案对大、小二文件各需要多少专用块来每种方案对大、小二文件各需要多少专用块来记录文件的物理地址记录文件的物理地址( (说明各块的用途说明各块的用途) ?) ?第六章文 件 管 理 解答：解答：1 1：各种分配方案的文件系统可管理的最大
47、文件各种分配方案的文件系统可管理的最大文件 连续分配：不受限制，可大到整个磁盘文件区。连续分配：不受限制，可大到整个磁盘文件区。 链接分配：同上。链接分配：同上。 二级索引：由于盘块大小为二级索引：由于盘块大小为4KB4KB，每个地址用，每个地址用4B4B表示，一个表示，一个盘块可存盘块可存1K1K个索引表目，二级索引可管理的最大文件容量为个索引表目，二级索引可管理的最大文件容量为4KB4KB1K1K1K1K4GB4GB，如要管理更大的文件需采用三索引，它，如要管理更大的文件需采用三索引，它可管理可管理4TB4TB大小文件。大小文件。 UNIXUNIX混合分配：可管理的最大文件为混合分配：可管
48、理的最大文件为40KB40KB4MB+4GB4MB+4GB4TB4TB。第六章文 件 管 理 解答：解答：2 2：每种分配方案对：每种分配方案对20MB20MB大文件和大文件和20KB20KB小文件各需要多少专小文件各需要多少专用块来记录文件的物理地址用块来记录文件的物理地址? ? 连续分配：对大小二个文件都只需在文件控制块连续分配：对大小二个文件都只需在文件控制块FCBFCB中设中设二项，一是首块物理块块号，另一是文件总块数，不需专二项，一是首块物理块块号，另一是文件总块数，不需专用块来记录文件的物理地址。用块来记录文件的物理地址。 链接分配：对大小二个文件都只需在文件控制块链接分配：对大小
49、二个文件都只需在文件控制块FCBFCB中设中设二项，一是首块物理块块号，另一是文件尾块数；同时在二项，一是首块物理块块号，另一是文件尾块数；同时在每块存文件的物理块中设置存贮下一块块号的指针每块存文件的物理块中设置存贮下一块块号的指针。第六章文 件 管 理 解答：解答： 二级索引：对大小文件都固定要用二级索引，对二级索引：对大小文件都固定要用二级索引，对20KB20KB小小文件，用一块作第一级索引，用另一块作二级索引，共用文件，用一块作第一级索引，用另一块作二级索引，共用二块专用物理块作索引块，对于二块专用物理块作索引块，对于20MB20MB大文件，用一块作第大文件，用一块作第一级索引，用一级
50、索引，用5 5块作第二级索引，共用六块专用物理块作索块作第二级索引，共用六块专用物理块作索引块。引块。 UNIXUNIX的混合分配：对的混合分配：对20KB20KB小文件只需在文件控制块小文件只需在文件控制块FCBFCB的的i_addr13i_addr13中使用前中使用前5 5个表目存放文件的物理块号，不需专个表目存放文件的物理块号，不需专用索引块。对用索引块。对20MB20MB大文件，大文件，FCBFCB的的i_addr13i_addr13中使用前中使用前1010个个表目存放大文件前表目存放大文件前1010块物理块块号，用一级索引块一块保块物理块块号，用一级索引块一块保存大文件接着的存大文件
