操作系統(tǒng)第九章文件和設(shè)備管理示例(編輯修改稿)
2025-02-08 06:37 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 如果發(fā)現(xiàn) s_nfree等于 100， 那么表明這時(shí)空閑磁盤(pán)塊索引表在此之前已經(jīng)收集滿了 100個(gè)空閑的磁盤(pán)塊 ， 它們應(yīng)該形成一個(gè)新的鏈組 。 現(xiàn)在要釋放的一塊 ， 是下一組空閑塊的第 0塊 。 于是 ， 就把 filsys中的s_nfree和 s_free[0]~s_free[99]共 101個(gè)值存入新釋放塊中 ， 然后將此塊的地址填入 s_free[0 ]中 ， 將s_nfree置為 1。 23 磁盤(pán) i節(jié)點(diǎn)的管理 ? 基本思想 ：在給新建文件分配磁盤(pán)存儲(chǔ)區(qū)之前 ，為其分配磁盤(pán) i節(jié)點(diǎn) ， 以將文件的有關(guān)信息記入其中 ， 并將用戶提供的文件名和磁盤(pán) i節(jié)點(diǎn)號(hào)一并組成一個(gè)新目錄項(xiàng) ， 記入其父目錄文件中 。 刪除文件時(shí) ， 回收所分配的磁盤(pán) i節(jié)點(diǎn)項(xiàng) 。 ? 分配算法 ：借助于 i節(jié)點(diǎn)線性表利用 ialloc算法（ UNIX System V） 進(jìn)行的 ， 具體分配過(guò)程見(jiàn) P232 ? 回收算法 ：利用 ifee算法 24 內(nèi)存 i節(jié)點(diǎn)的管理 ? 基本思想 ：系統(tǒng)打開(kāi)文件進(jìn)行搜索或讀寫(xiě)等操作時(shí) ， 為其分配內(nèi)存 i節(jié)點(diǎn) ， 以存放從磁盤(pán) i節(jié)點(diǎn)拷貝過(guò)來(lái)的信息 ， 方便用戶或系統(tǒng)對(duì)文件的訪問(wèn) 。 刪除文件時(shí) ，回收所分配的磁盤(pán) i節(jié)點(diǎn)項(xiàng) 。 ? 分配 ：利用過(guò)程 iget實(shí)現(xiàn) ? 回收 ：利用過(guò)程 iput實(shí)現(xiàn) 25 系統(tǒng)打開(kāi)文件表的管理 ? 系統(tǒng)打開(kāi)文件表 ：記錄打開(kāi)同一文件的不同進(jìn)程和不同進(jìn)程所使用的不同打開(kāi)路徑 ， 及其對(duì)應(yīng)的讀寫(xiě)指針 。 ? 分配 ：利用 getf過(guò)程實(shí)現(xiàn) ? 回收 ：利用 closef過(guò)程實(shí)現(xiàn) 26 地址映射 ? 前面提及 ， UNIX文件的物理結(jié)構(gòu)采用的是索引結(jié)構(gòu) ， 這種索引結(jié)構(gòu)是通過(guò)每個(gè)文件 i節(jié)點(diǎn)中的數(shù)組di_addr[ ]來(lái)形成文件存儲(chǔ)索引表的 。 該數(shù)組總共有 13個(gè)元素 ， 每個(gè)元素為一個(gè)索引項(xiàng) 。 前 10個(gè)索引項(xiàng)直接指向文件數(shù)據(jù)存放的磁盤(pán)塊號(hào) ， 后 3個(gè)索引項(xiàng)分別構(gòu)成一次間接索引 、 二次間接索引和三次間接索引的多級(jí)索引結(jié)構(gòu) 。 這樣 ， UNIX可以根據(jù)文件的大小 ， 通過(guò)使用這張存儲(chǔ)索引表 ， 形成小型 、 中型 、 大型和巨型等不同規(guī)模的文件 。 27 ? 小型文件的索引結(jié)構(gòu) ：通常 ， 每個(gè)磁盤(pán)塊為512個(gè)字節(jié) 。 當(dāng)一個(gè)文件的長(zhǎng)度在 1~10個(gè)磁盤(pán)塊之間時(shí) ， 就稱為小型文件 。 這時(shí) ， 用文件 i節(jié)點(diǎn)中數(shù)組 di_addr[ ]的前 10個(gè)表目 ， 直接指向文件數(shù)據(jù)存放的磁盤(pán)塊號(hào) 。 因此 ， 在 UNIX中 ，小型文件是通過(guò) i節(jié)點(diǎn)中的數(shù)組 di_addr[ ]構(gòu)成一級(jí)索引表而獲得文件在磁盤(pán)上的存儲(chǔ)位置的 。如下圖所示 。 28 29 ? 中型文件的索引結(jié)構(gòu) :當(dāng)一個(gè)文件的長(zhǎng)度在10~138磁盤(pán)塊內(nèi)時(shí) ， 就成為一個(gè) UNIX的中型文件 。 這時(shí)除了用到 di_addr[0]~di_addr[9]外 ，還要用到 di_addr[10]， 如下圖所示 。 在圖中 ， di_addr[0]~di_addr[9]仍然直接指向文件數(shù)據(jù)存放的 10個(gè)磁盤(pán)塊號(hào) ， 然后又利用di_addr[10]指向一個(gè)磁盤(pán)塊 。 這塊并不存放文件的數(shù)據(jù) ， 而是利用它形成又一級(jí)的索引 。 在UNIX中 ， 用 4個(gè)字節(jié)放一個(gè)磁盤(pán)塊號(hào) ， 因此在這個(gè)盤(pán)塊中 ， 可以放 128個(gè)磁盤(pán)塊號(hào) 。 這樣一來(lái) ， 通過(guò) di_addr[10]提供的索引 ， 一個(gè)文件就可以達(dá)到 138個(gè)磁盤(pán)存儲(chǔ)塊這么大 。 30 31 ? 大型和巨型文件的索引結(jié)構(gòu) : 當(dāng)一個(gè)文件的長(zhǎng)度在138~16522磁盤(pán)塊內(nèi)時(shí) ， 就成為一個(gè) UNIX的大型文件 。 這時(shí)除了用到 di_addr[0]~ di_addr[9]外 ， 要用到 di_addr[10]， 還要用到 di_addr[11]。 在圖中 ， di_addr[0]~di_addr[9]直接指向文件數(shù)據(jù)存放的 10個(gè)磁盤(pán)塊號(hào) 。 然后如同前面那樣 ，利用 di_addr[10]指向一個(gè)磁盤(pán)塊 ， 由它提供 128個(gè)磁盤(pán)塊的索引 ， 從而使文件總共達(dá)到 138個(gè)磁盤(pán)存儲(chǔ)塊這么大 。 但這還不夠 ， 又利用 di_addr[11]指向一個(gè)磁盤(pán)塊 ， 由它指向 128個(gè)磁盤(pán)塊 ， 每個(gè)都是一個(gè)索引 。 這樣 ， 通過(guò)這 128個(gè)索引 、 每個(gè)指向128個(gè)磁盤(pán)塊 ， 就又可以得到 16384個(gè)磁盤(pán)塊 。 于是 ， UNIX的大型文件最多可以擁有 16522個(gè)磁盤(pán)塊 （ 即 10+128+16384） 。 32 33 ? 當(dāng)一個(gè)文件所需的磁盤(pán)塊大于 16522個(gè)磁盤(pán)塊時(shí) ， 就成為 UNIX的巨型文件了 。 這時(shí)除了用到 di_addr[0]~di_addr[9]外 ， 還要用到 d i_ a d d r [ 10]、 d i_ a d d r [ 11]和di_addr[12]。 此時(shí) ， 文件的最大長(zhǎng)度可以達(dá)到約 11億個(gè)字節(jié) ， 但是由于此時(shí)要經(jīng)過(guò)多次間接索引 ， 會(huì)使系統(tǒng)的查找速度大大降低 。 34 目錄與檢索方法 ? 目錄的構(gòu)造和刪除 創(chuàng)建一新文件時(shí) ， UNIX系統(tǒng)利用 makenode過(guò)程在其父目錄文件中為之構(gòu)造一個(gè)目錄項(xiàng) 。 ? 目錄的檢索 由 namei過(guò)程利用散列搜索法完成 ， 其根據(jù)用戶給出的文件路徑名 ， 從高層到低層順序地查找各級(jí)文件目錄 ， 尋找指定文件的內(nèi)存 i節(jié)點(diǎn)指針 。 35 文件系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用 UNIX提供了一些系統(tǒng)調(diào)用命令 ， 以便用戶在程序一級(jí)完成對(duì)文件的操作 。 有關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用是： creat、 open、 read、 write、 close、 chdir、chown、 chmod、 link和 unlink等 。 下面對(duì)它們各自的功能做粗略的描述 。 ? creat（ 建立文件 ） ? open（ 打開(kāi)文件 ） ? close（ 關(guān)閉文件 ） ? read（ 讀 ） ? write（ 寫(xiě) ） 36 ? link（ 鏈接 ） 系統(tǒng)調(diào)用 link可以為一個(gè)已經(jīng)存在的文件開(kāi)辟一條新的路徑 ， 也就是說(shuō) ， 可以為一個(gè)文件再取一個(gè)新的名字 。 它的使用格式是： link(pathname1， pathname2)； 其中參數(shù) pathname1是原文件的路徑名 ， 參數(shù)pathname2
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