第五章：文件系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)技術(shù)

考試內(nèi)容：

1.?文件的基本概念，文件邏輯結(jié)構(gòu)，文件的物理結(jié)構(gòu)和存取方式

2.?文件目錄的基本概念，文件目錄的實現(xiàn)

3.?文件的操作，目錄的操作

4.?磁盤空間的管理

5.?文件系統(tǒng)的可靠性和安全性

6.?文件系統(tǒng)的性能問題

7.?Windows的文件系統(tǒng)FAT，UNIX的文件系統(tǒng)

1.?文件基本訪問單位：位、字節(jié)、記錄

2.?文件的屬性：

文件類型

文件長度

文件的物理位置

文件的存取控制

文件的建立時間

3.?文件系統(tǒng)：文件和目錄相關(guān)的子系統(tǒng)

4.?文件的分類：

（1）按用途：

系統(tǒng)文件

庫函數(shù)文件

用戶文件

（2）按組織形式：

普通文件

目錄文件

特殊文件

→UNIX操作系統(tǒng)中的文件分類

（3）按文件中的保護方式：

只讀文件

讀寫文件

可執(zhí)行文件

無保護文件

（4）按信息的流向：

輸入文件

輸出文件

輸入輸出文件

（5）按存放形式：

臨時文件

永久文件

檔案文件

（6）按使用介類型：

磁盤文件

磁帶文件

卡片文件

打印文件

（7）按組織結(jié)構(gòu)：

邏輯文件：流式文件（無結(jié)構(gòu)）；記錄式文件

物理結(jié)構(gòu)：順序文件；鏈接文件；索引文件

5.?文件邏輯結(jié)構(gòu)（用戶可見，可直接處理）（文件組織）：

（1）原則：

查找快捷、修改方便、空間緊湊、易于操作

（2）分類：

有結(jié)構(gòu)的記錄式文件：邏輯記錄數(shù)據(jù)項→定長記錄文件；不定長記錄文件

無結(jié)構(gòu)的流式文件：字符

6.?文件物理結(jié)構(gòu)（外存，組織結(jié)構(gòu)）（存儲結(jié)構(gòu)）

→組織形式，與存儲介質(zhì)特性有關(guān)：

順序結(jié)構(gòu)（最簡單）：順序存??；隨機存取——連續(xù)

鏈接結(jié)構(gòu)：指針——不必連續(xù)FAT

索引結(jié)構(gòu)：（解決定長）索引表的鏈接模式；多級索引

7.?文件的存儲介質(zhì)主要取決于文件的外存設(shè)備：

（1）順序存儲設(shè)備：

磁帶→特性：

順序存儲，從頭開始

由在磁帶上的位置識別

塊與塊間有間隙

存取v與信息l、帶速、間隙

容量大

（2）隨機存儲設(shè)備（直接存儲）：磁盤

①組成：磁道、柱面、扇區(qū)（512字節(jié)）相反方向編號、磁頭號

②空間位置決定因素：柱面號、磁頭號、扇區(qū)號

③訪問磁盤時間：尋道時間（移臂）、延遲時間（旋轉(zhuǎn)）、傳輸時間

8.?文件的存取方式：

順序存儲方式

隨機（直接）存取方式

9.?文件目錄：每條記錄為文件的文件控制塊（FCB）=目錄

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?第三章：進程控制塊（PCB）

10.?文件目錄管理形式：

一級目錄（單級目錄）：外存固定區(qū)域；PCB單用戶

二級目錄：主文件目錄→指針；用戶文件目錄

多級目錄（樹型目錄）：最高層為根目錄，最低層為文件→層次清楚、解決用戶文件重名、搜索速度快

11.?文件路徑檢索方法：

全路徑名（絕對路徑名）：根目錄開始

相對路徑：當前目錄開始

12.?文件尋址：根據(jù)FCB中的物理地址，求任意記錄或字符在存取介質(zhì)上的地址

13.?目錄項分解法：為加快目錄檢索+減少訪問磁盤的次數(shù)

（1）把FCB分成兩部分：

①符號目錄項（次部）：文件名，文件號

②基本目錄項（主部）：除文件名外所有項目

（2）分解后的過程：

①訪問符號目錄文件——文件名——文件內(nèi)部號

②訪問基本目錄文件——文件內(nèi)部號——基……相對位置和物理位置——直接讀入內(nèi)存

14.?存儲空間的分配和回收：

位圖法：物理結(jié)構(gòu)

空閑塊表：物理結(jié)構(gòu)為順結(jié)構(gòu)

空閑塊鏈表?

成組鏈接法?

?→?都為空閑塊

15.?記錄：關(guān)鍵字（key） ?

大小由文件性質(zhì)決定

存儲介質(zhì)上的分塊根據(jù)存儲介質(zhì)特性劃分

16.?影響文件安全性的主要因素：

（1）人為因素→（措施）規(guī)定文件的存儲權(quán)限：存取控制矩陣；二級存儲控制→

①第一級：對訪問者的識別→（用戶分類）文件組、文件組的同組用戶、其他用戶

②第二級：對操作權(quán)限的識別→（操作分類）讀操作r、寫操作w、執(zhí)行操作x、不能操作-、目錄d、字符設(shè)備c、塊設(shè)備b

（2）系統(tǒng)因素→定時轉(zhuǎn)儲

（3）自然因素→建立副本

eg. r w x ?r —— x ???r —— x

文件組 ???可執(zhí)行 ?????可執(zhí)行

可讀可寫 可讀不可寫 ?可讀不可寫

可執(zhí)行 ?文件組的同組用戶 其他用戶

其二進制為111 101 101

八進制為755

17.?文件保密方法（防止竊取）：

隱藏文件目錄

設(shè)置口令

使用密碼

18.?文件系統(tǒng)（物理基礎(chǔ)：磁盤設(shè)備）

技術(shù)措施：

19.?Windows

（1）FAT文件系統(tǒng)（以簇為單位）

版本：FAT-12、FAT-16、FAT-32

FAT卷的結(jié)構(gòu)：引導(dǎo)扇區(qū)、文件分配表、根目錄

（2）UNIX文件系統(tǒng)：

目錄中為每個文件保留一項，每項包含兩個域：文件名、I節(jié)點號

UNIX普通文件的物理結(jié)構(gòu)是三級索引結(jié)構(gòu)

第六章：I/O設(shè)備管理

考試內(nèi)容：

1.?設(shè)備與設(shè)備分類

2.?I/O硬件組成

3.?I/O軟件的特點及結(jié)構(gòu)

4.?典型技術(shù)：通道技術(shù)、緩沖技術(shù)、SPOOLing技術(shù)

5.?I/O性能問題及解決方案

1. 設(shè)備分類：

   （1）按使用特性：

   存儲設(shè)備

   I/O（輸入輸出）設(shè)備

（2）按共享屬性：

獨占設(shè)備：打印機

共享設(shè)備：磁盤

虛擬設(shè)備：虛擬打印機

（3）按信息組織方式：

塊設(shè)備：512B~4KB 磁盤/帶

字符設(shè)備：鍵盤、顯示器、打印機

2.?I/O設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸控制方式：

程序直接控制方式（“忙——等待”）：早期無中斷

中斷控制方式

直接存儲器存取控制方式（DMA）：塊設(shè)備

通道控制方式

3.?通道分類：

選擇通道：只含一個分配型子通道

字節(jié)多路通道：非分配……，按時間片輪轉(zhuǎn)方式共享

數(shù)組多路通道：非分配……

4.?輸入輸出通道：控制外圍設(shè)備

5.?I/O最關(guān)鍵目標：設(shè)備獨立

I/O軟件分層：

中斷處理程序

設(shè)備驅(qū)動程序

與設(shè)備無關(guān)的系統(tǒng)軟件

用戶空間的I/O軟件

6.?設(shè)備無關(guān)軟件層實現(xiàn)的功能：

①統(tǒng)一命名 ②設(shè)備保護 ③提供與設(shè)備無關(guān)的邏輯塊 ④緩沖（單緩沖、雙緩沖、多緩沖） ⑤存儲設(shè)備的塊分配 ⑥獨占設(shè)備的分配與釋放 ⑦出錯處理

?第七章：死鎖

考試內(nèi)容：

1.?基本概念：死鎖，活鎖，饑餓

2.?死鎖預(yù)防策略

3.?死鎖避免策略

4.?死鎖檢測與解除

5.?資源分配圖

1.?死鎖進程至少有2個

活鎖：釋放時間不定，長時間等待

饑餓：長時間等待，沒發(fā)生死鎖

? ?忙式等待：低效、活鎖

? ? 阻塞式等待：高效、饑餓、主動放棄

2.?死鎖的原因：

競爭資源→資源分配不當

進程推進順序不合理→進程推進順序不當

3.?產(chǎn)生死鎖的必要條件：

互斥條件? ? ? ? ? ? ? ??（預(yù)防）→? 破壞“互斥條件”

不剝奪條件? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? →? 破壞“不剝奪條件”

請求和保持條件? ? ? ? ? ? ? ? ? ?→? 破壞“請求和保持條件”

循環(huán)等待條件（環(huán)路等待）? →? 破壞“循環(huán)等待條件”

4.?解決死鎖的方法：

預(yù)防死鎖：分配前 靜態(tài)分配 定時重試和定時放棄鎖

避免死鎖：分配過程中→安全狀態(tài)與不安全狀態(tài)；利用銀行家算法（資源分配拒絕）

檢測死鎖：資源分配圖；資源分配圖簡化法

解除死鎖：撤銷或掛起→剝奪資源法；撤銷進程法?