【正文】 第六章 1．何謂數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄和文件？答：①數(shù)據(jù)項(xiàng)分為基本數(shù)據(jù)項(xiàng)和組合數(shù)據(jù)項(xiàng)?；緮?shù)據(jù)項(xiàng)描述一個(gè)對(duì)象某種屬性的字符集，具有數(shù)據(jù)名、數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)值三個(gè)特性。組合數(shù)據(jù)項(xiàng)由若干數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成。②記錄是一組相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合，用于描述一個(gè)對(duì)象某方面的屬性。③文件是具有文件名的一組相關(guān)信息的集合。2．文件系統(tǒng)的模型可分為三層，試說明其每一層所包含的基本內(nèi)容。答：第一層：對(duì)象及其屬性說明（文件、目錄、硬盤或磁帶存儲(chǔ)空間）；第二層：對(duì)對(duì)象操縱和管理的軟件集合（I/O控制層即設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、基本文件系統(tǒng)即物理I/O層、基本I/O管理程序或文件組織模塊層、邏輯文件系統(tǒng)層）第三層：文件系統(tǒng)接口（命令接口/圖形化用戶接口與程序接口）。3．試說明用戶可以對(duì)文件施加的主要操作有哪些？答：用戶通過文件系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用對(duì)文件實(shí)施操作。（1）基本文件操作：創(chuàng)建、刪除、讀、寫、截?cái)唷⒃O(shè)置讀/寫位置等；（2）文件打開和關(guān)閉操作：第一步通過檢索文件目錄找到指定文件屬性及其在外存上位置；第二步對(duì)文件實(shí)施讀寫等相應(yīng)操作。（3）其他文件操作：一是文件屬性操作；二是目錄操作；三是文件共享與文件系統(tǒng)操作的系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)等。4．何謂邏輯文件？何謂物理文件？答：邏輯文件是物理文件中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的一種視圖方式，不包含具體數(shù)據(jù)，僅包含物理文件中數(shù)據(jù)的索引。物理文件又稱文件存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，是指文件在外存上的存儲(chǔ)組織形式。5．如何提高對(duì)變長(zhǎng)記錄順序文件的檢索速度？答：基本方法是為變長(zhǎng)記錄順序文件建立一張索引表，以主文件中每條記錄的長(zhǎng)度及指向?qū)?yīng)記錄的指針（即該記錄在邏輯地址空間的首址）作為相應(yīng)表項(xiàng)的內(nèi)容。由于索引表本身是一個(gè)定長(zhǎng)記錄的順序文件，若將其按記錄鍵排序，則實(shí)現(xiàn)了對(duì)主文件方便快捷的直接存取。如果文件較大，應(yīng)通過建立分組多級(jí)索引以進(jìn)一步提高檢索效率。6．試說明對(duì)索引文件和索引順序文件的檢索方法。答： ① 索引文件的檢索，首先根據(jù)用戶（程序）提供的關(guān)鍵字，利用折半查找法檢索索引表，找到相應(yīng)表項(xiàng)；再利用給出的指向記錄指針值，訪問對(duì)應(yīng)記錄。② 索引順序文件的檢索，首先利用用戶（程序）提供的關(guān)鍵字及查找方法，檢索索引表，找到該記錄在記錄組中的第一條記錄表項(xiàng)，得到第一個(gè)記錄在主文件中的位置；再利用順序查找法查找主文件，找到所要求的記錄。7．試從檢索速度和存儲(chǔ)費(fèi)用兩方面對(duì)索引文件和索引順序文件進(jìn)行比較。答：索引文件的主文件每條記錄配置一個(gè)索引項(xiàng)，存儲(chǔ)開銷N，檢索到具有指定關(guān)鍵字的記錄，平均查找N/2 條記錄。對(duì)于索引順序文件，每個(gè)記錄分組配置一個(gè)索引項(xiàng)，存儲(chǔ)開銷為N ，檢索到具有指定關(guān)鍵字的記錄，平均需要查找N /2次。8．試說明順序文件的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn)。答：第一種是串結(jié)構(gòu)：各記錄之間的順序與關(guān)鍵字無關(guān)。第二種是順序結(jié)構(gòu)：指文件中的所有記錄按關(guān)鍵字（詞）排列。可以按關(guān)鍵詞長(zhǎng)短排序或英文字母順序排序。順序文件的最佳應(yīng)用場(chǎng)合是對(duì)諸記錄進(jìn)行批量存取時(shí)，存取效率最高；只有順序文件才能存儲(chǔ)在磁帶上并有效工作。9．在鏈接式文件中常用哪種鏈接方式？為什么？答：鏈接方式分為隱式鏈接和顯式鏈接兩種形式。隱式鏈接是在文件目錄的每個(gè)目錄項(xiàng)中，都含有指向鏈接文件第一個(gè)盤塊和最后一個(gè)盤塊的指針。顯式鏈接則把用于鏈接文件各物理塊的指針，顯式地存放在內(nèi)存的一張鏈接表中。10．在MSDOS中有兩個(gè)文件A 和B，A占用1116和14 四個(gè)盤塊；B 占用118和20三個(gè)盤塊。試畫出在文件A和B中各盤塊間的鏈接情況及FAT的情況。答：如下圖所示。11．NTFS文件系統(tǒng)對(duì)文件采用什么樣的物理結(jié)構(gòu)？答：在NTFS 文件系統(tǒng)中，以簇作為磁盤空間分配和回收的基本單位。一個(gè)文件占若干個(gè)簇，一個(gè)簇只屬于一個(gè)文件。12．假定一個(gè)文件系統(tǒng)的組織方式與MSDOS相似，在FAT中可有64K個(gè)指針，磁盤的盤塊大小為512B，試問該文件系統(tǒng)能否指引一個(gè)512MB 的磁盤？解：512MB/512B=1M 個(gè)盤塊，而每個(gè)盤塊都應(yīng)有一個(gè)指針來指示，所以應(yīng)該有1M 個(gè)指針，因此若有64K 指針不能指引一個(gè)512MB的磁盤。13．為了快速訪問，又易于更新，當(dāng)數(shù)據(jù)為以下形式時(shí)，應(yīng)選用何種文件組織方式。⑴ 不經(jīng)常更新，經(jīng)常隨機(jī)訪問；⑵經(jīng)常更新，經(jīng)常按一定順序訪問；⑶經(jīng)常更新，經(jīng)常隨機(jī)訪問；答：以上三種宜分別采用(1)順序結(jié)構(gòu)(2)索引順序結(jié)構(gòu)(3)索引結(jié)構(gòu)的組織方式。14．在UNIX 中，如果一個(gè)盤塊的大小為1KB，每個(gè)盤塊號(hào)占4個(gè)字節(jié)，即每塊可放256個(gè)地址。請(qǐng)轉(zhuǎn)換下列文件的字節(jié)偏移量為物理地址。⑴9999； ⑵18000； ⑶420000答：首先將邏輯文件的字節(jié)偏移量轉(zhuǎn)換為邏輯塊號(hào)和塊內(nèi)偏移量,就是將[字節(jié)偏移量]/[盤塊大小]，商為邏輯塊號(hào)，余數(shù)是塊內(nèi)偏移量。在FCB中，第09個(gè)地址為直接地址，第10個(gè)為一次間接地址，第11個(gè)地址為二次間接地址，第12個(gè)地址為三次間接地址。再將文件的邏輯塊號(hào)轉(zhuǎn)換為物理塊號(hào)。使用多重索引結(jié)構(gòu)，在索引節(jié)點(diǎn)中根據(jù)邏輯塊號(hào)通過直接索引或間接索引找到對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)。（1）9999/1024=9 余783，則邏輯塊號(hào)為9，直接索引第9個(gè)地址得到物理塊號(hào)，塊內(nèi)偏移地址為783。（2）18000/1024=17余592，則邏輯塊號(hào)為101710+256，通過一次間接索引在第10個(gè)地址可得到物理塊號(hào)，塊內(nèi)偏移地址為592。（3）420000/1024=410 余160，則邏輯塊號(hào)為10+256410，通過二次間接索引在第11個(gè)地址可得到一次間址，再由此得到二次間址，再找到物理塊號(hào)，其塊內(nèi)偏移地址15．什么是索引文件？為什么要引入多級(jí)索引？答：索引文件是指當(dāng)記錄為可變長(zhǎng)度時(shí)，通常為之建立一張索引表，并為每個(gè)記錄設(shè)置一個(gè)表項(xiàng)構(gòu)成的文件。通常將索引非順序文件簡(jiǎn)稱為索引文件。索引是為了是用戶的訪問速度更快，多級(jí)索引結(jié)構(gòu)可以有效的管理索引文件，可根據(jù)用戶的訪問情況多級(jí)處理。16．試說明UNIX 系統(tǒng)中所采用的混合索引分配方式。答：混合索引分配方式是指將多種索引分配方式結(jié)合而成的分配方式。常見的是采用直接地址和一級(jí)索引聯(lián)合的分配方式，或兩級(jí)索引分配方式，甚至三級(jí)索引分配方式。在UNIXSystem Ⅴ和BSD UNIX 的索引結(jié)點(diǎn)中，都設(shè)置了13 個(gè)地址項(xiàng)，即iaddr(0)～iaddr(12)，把所有地址項(xiàng)分成直接地址和間接地址。17．對(duì)目錄管理的主要要求是什么？答：實(shí)現(xiàn)按名存取、提高檢索目錄的速度、文件共享、允許文件重名。18．采用單級(jí)目錄能否滿足對(duì)目錄管理的主要要求？為什么？答：不能。單級(jí)目錄在整個(gè)文件系統(tǒng)中只建立一張目錄表，每個(gè)文件占一個(gè)目錄項(xiàng)，其中含文件名、文件擴(kuò)展名、文件長(zhǎng)度、39。 target=39。_blank39。文件類型、文件物理地址、狀態(tài)位等其它文件屬性。單級(jí)只能實(shí)現(xiàn)目錄管理的基本功能，不能滿足查找速度、允許重名和文件共享的要求。19．目前廣泛應(yīng)用的目錄結(jié)構(gòu)有哪些？它有什么優(yōu)點(diǎn)？答：現(xiàn)代操作系統(tǒng)都采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)?；咎攸c(diǎn)是查詢速度快、層次結(jié)構(gòu)清晰、文件管理和保護(hù)易于實(shí)現(xiàn)。20．Hash 檢索法有何優(yōu)點(diǎn)？又有何局限性？答：Hash檢索法是系統(tǒng)把用戶提供的文件名變換為文件目錄的索引值，再利用該值查找目錄，有效提高目錄的檢索速度，但Hash 檢索法局限于非通配符文件名。21．在Hash檢索法中，如何解決“沖突”問題？答：在Hash法查找目錄時(shí)，如果目錄表中相應(yīng)目錄項(xiàng)為空，表示系統(tǒng)中無指定文件。如果文件名與指定文件名匹配，表示找到了目標(biāo)文件，也就找到了文件的物理地址。如果目錄表中找到的相應(yīng)文件名不匹配，則發(fā)生了沖突，需要Hash轉(zhuǎn)換形成新的索引值，返回第一步重新查找。22．試說明在樹型目錄結(jié)構(gòu)中線性檢索法的檢索過程，并給出相應(yīng)的流程圖。答：在樹型結(jié)構(gòu)的目錄中，當(dāng)有兩個(gè)或多個(gè)用戶共享一個(gè)子目錄或文件時(shí)，將共享文件或字母路連接到兩個(gè)或多個(gè)用戶目錄中，方便找到該文件。此時(shí)目錄結(jié)構(gòu)不再是樹形結(jié)構(gòu)，而是個(gè)有向非循環(huán)圖DGA。 23．有一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)利用圖633 所示的位示圖來管理空閑盤塊。盤塊的大小為1KB，現(xiàn)要為某文件分配量個(gè)盤塊，試說明盤塊的具體分配過程。答：分配量個(gè)盤塊的過程如下：⑴ 順序掃描位示圖，從中找到第一個(gè)值為0的二進(jìn)制位，得到行號(hào)i=3，列號(hào)j=3。⑵ 將找到的二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)盤塊號(hào)。盤塊號(hào)為：b=（31）*16+3=35；⑶ 修改位示圖，令map[3，3]=1，并將該盤塊分配出去。類似地，可使用相同的方法找到第二個(gè)值為0的二進(jìn)制位，得到行號(hào)i=4，列號(hào)j=7，其對(duì)應(yīng)的盤塊號(hào)為55，令map[i，j]=1，并將該盤塊分配出去。24．某操作系統(tǒng)磁盤文件空間共500塊，若用字長(zhǎng)為32位的位示圖管理磁盤空間，試問：（1）位示圖需要多少字？（2）第i字第j位對(duì)應(yīng)的塊號(hào)是多少？（3）給出申請(qǐng)/歸還一塊的工作流程。答：（1）位示圖需要的字?jǐn)?shù)計(jì)算：INT（500/32）=16 個(gè)字。（2）塊號(hào)b=(i1)*32+j（3）申請(qǐng)的過程：順序掃描位示圖、找到空閑塊并分配、修改位示圖map[i,j]=1。歸還的過程：找到回收盤塊在位示圖中的行和列，修改位示圖map[i,j]=0。25．對(duì)空閑磁盤空間的管理常采用哪幾種分配方式？在UNIX系統(tǒng)中采用何種分配方式？答：空閑表法、空閑鏈表法、位示圖法、成組鏈接法。UNIX系統(tǒng)采用的是成組鏈接法26．基于索引節(jié)點(diǎn)的文件共享方式有何優(yōu)點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)是建立新的共享鏈接時(shí)，不改變文件擁有者關(guān)系，僅把索引結(jié)點(diǎn)共享計(jì)數(shù)器加1，系統(tǒng)可獲悉了由多少個(gè)目錄項(xiàng)指向該文件。缺點(diǎn)是擁有者不能刪除自己的文件否則會(huì)出錯(cuò)。27．基于符號(hào)鏈的文件共享方式有何優(yōu)點(diǎn)？答：能夠通過網(wǎng)絡(luò)鏈接世界上 任何地方的計(jì)算機(jī)中的文件。28．在一級(jí)系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)中，包括哪些容錯(cuò)措施？什么是寫后讀校驗(yàn)？答：一級(jí)系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)包括雙份目錄、雙份文件分配表及寫后讀校驗(yàn)等容錯(cuò)措施。寫后讀校驗(yàn)是每次從內(nèi)存緩沖區(qū)向磁盤寫入一個(gè)數(shù)據(jù)塊后，又立即從磁盤上讀出該數(shù)據(jù)塊，并送至另一緩沖區(qū)中，再將該緩沖區(qū)內(nèi)容與內(nèi)存緩沖區(qū)中在寫后仍保留的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。若兩者一致，才認(rèn)為寫入成功，繼續(xù)寫下一個(gè)盤塊。否則重寫。若重寫后仍不一致，則認(rèn)為盤塊缺陷，便將應(yīng)寫入該盤塊的數(shù)據(jù)，寫入到熱修復(fù)重定向區(qū)中。29．在第二級(jí)系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)中，包括哪些容錯(cuò)措施？畫圖說明之。答：第二級(jí)容錯(cuò)技術(shù)包括磁盤鏡像和磁盤雙工兩種容錯(cuò)措施。圖示如下：30．何謂事務(wù)？如何保證事務(wù)的原子性？答：事務(wù)是用于訪問和修改各種數(shù)據(jù)項(xiàng)的一個(gè)程序單位。要保證事務(wù)的原子性必須要求一個(gè)事務(wù)在對(duì)一批數(shù)據(jù)執(zhí)行修改操作時(shí)，要么全部完成，用修改后的數(shù)據(jù)代替原來數(shù)據(jù)，要么一個(gè)也不改，保持原來數(shù)據(jù)的一致性。31．引入檢查點(diǎn)的目的是什么？引入檢查點(diǎn)后又如何進(jìn)行恢復(fù)處理？答：引入檢查點(diǎn)的目的是使對(duì)事務(wù)記錄表中事務(wù)記錄的清理工作經(jīng)?；?。恢復(fù)處理由恢復(fù)例程來實(shí)現(xiàn)。首先查找事務(wù)記錄表，確定在最近檢查點(diǎn)以前開始執(zhí)行的最后的事務(wù)Ti。找到Ti后再返回搜索事務(wù)記錄表，找到第一個(gè)檢查點(diǎn)記錄，從該檢查點(diǎn)開始，返回搜索各個(gè)事務(wù)記錄，利用redo和undo 過程對(duì)他們進(jìn)行相應(yīng)的處理。32．為何引入共享鎖？如何用互斥鎖或共享鎖來實(shí)現(xiàn)事務(wù)的順序性？答：引