第六章-文件管理.doc

第六章-文件管理
第六章 文件管理
一、文件管理的基本概念
1、文件
（1）定义
1）文件：是信息的一种组织形式，是存放于外存上的具有文件名的一组相关信息（记录）的集合。
2）记录：一组相关数据项的集合，用来描述数据对象于对信息处理的及时性要求较高的场合。
②易于进行文件的增删
缺点：①增加了存储空间开销：除了主文件外，还需配置一张索引表，且每个记录都有一个索引项。
②对文件系统的效率影响很大
应用：文件采用直接存取方式且文件大小不固定
*索引文件由索引区和数据区组成，索引区一般按关键字顺序存放。
*由于索引表是按记录排序的，因此索引表本身是一个定长记录的顺序文件，从而可以方便地实现顺序存取。
*不管是文件的物理结构还是逻辑结构，都会影响文件的检索速度。
3、文件的存取（访问）方式
（1）顺序存取：按照文件信息的逻辑顺序依次存取。
（2）随机存取（直接存取）：根据记录的编号来直接存取文件中的任意一个记录，或者是根据存取命令把读写指针移到与读写信息处。
三、文件的存储设备
1、磁带
（1）方式：顺序存取设备，只有前面的物理块被存取访问过之后，才能存取后面物理块的内容。
（2）单位：卷
间隙
第i块
间隙
第i+1块
间隙
（3）结构：
（4）时间：与信息密度（字符数/英寸）、磁带带速（英寸/秒）成正比，块间间隙（英寸）成反比。
2、磁盘
（1）方式：直接存取设备，允许文件系统直接存取磁盘上的任意物理块。
（2）过程：
①移臂操作：根据柱面号控制移动磁臂做机械横向运动，带动读/写磁头到达指定柱面。
②旋转延迟：按磁头号确定确定信息所在盘面，然后等待访问的扇区旋转到读写头下。
③数据传输：有指定的磁头进行存取。
*每个物理块通过柱面号、磁头号、扇区号确定。
磁臂
磁头
扇区
磁道
柱面：与
盘片中心有一
定距离的所有
磁道。
磁盘片
（2）结构：
（3）磁盘的访问时间=寻道时间+旋转延迟时间+传输时间
1）寻道时间：当前位置移动到指定磁道所经历的时间。
2）旋转延迟时间：指定扇区移动到磁头下面所经历的时间。
3）传输时间：扇区上的数据从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间。
3、存储设备、存取方法和物理结构之间的关系
存储设备
物理结构
存取方法
文件长度
磁盘
顺序结构
直接或顺序
固定
链接结构
顺序
可变、固定
索引结构
直接或顺序
可变、固定
磁带
顺序结构
顺序
固定
4、磁盘调度算法
（1）先来先服务（FCFS）：按进程请求访问磁盘的先后次序进行调度而，不考虑要访问的物理位置。
优点：合理，简单。
缺点：未对寻道进行优化。
（2）最短寻道时间优先（SSTF）：选择与当前磁头所在磁道最近的请求作为下一次访问对象。
优点：克服了FCFS磁臂移动过大的问题，寻道性能比FCFS好。
缺点：不能保证平均寻道时间最短，可能使某些请求总能不到服务，产生饥饿现象。
（3）扫描算法（SCAN）：在磁头当前移动方向上选择与当前磁头所在磁道距离最近的请求作为下一次服务对象。
优点：较好的寻道性能，避免了饥饿现象。
缺点：不利于远离磁头一端的访问请求。
（4）循环扫描算法（CSCAN）：规定磁头单向移动。
优点：消除了对两端磁道请求的不公平。
四、文件存储空间的管理
1、空闲表法
（1）方式：属于连续分配，系统为外存上的所有空闲区建立一张空闲表，每个空闲区对应一个空闲表项。
（2）分配：系统依次扫描空闲表项，直到找到一个合适的空闲区为止。
（3）回收：系统收回该文件所占用的空间，需要扫描空闲区目录，寻找一个空表项，并将释放的空间的第一个物理块号及它所占的块数填写到这个表项中。
（4）优点：适用于连续文件，仅当文件存储空间中只有少量空闲区时效果好，若空闲区多，则空闲文件目录大，因而效率降低。
2、空闲（块）链表法
（1）方式：将磁盘上所有空闲区空间，以盘块为单位链接在一起，并设置一个头指针指向空闲块链的第一个物理块。
（2）分配：从链首开始，依次摘下适当数目的空闲盘块链给用户。
（3）回收：系统将回收的盘块依次插入空闲盘块链的末尾。
（4）优点：分配和回收一个盘块的过程非常简单。（分配回收不可同时进行）
缺点：但在为一个文件分配盘块时，可能要重复多次操作，使得工作效率低，系统开销增大。
（5）空闲盘区链：将磁盘上所有空闲盘区拉成一条链，在每个盘