文件和設(shè)備管理示例(編輯修改稿)
2025-03-21 16:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ? 分配 ：利用 getf過程實現(xiàn) ? 回收 ：利用 closef過程實現(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)是通過每個文件 i節(jié)點中的數(shù)組di_addr[ ]來形成文件存儲索引表的 。 該數(shù)組總共有 13個元素 ， 每個元素為一個索引項 。 前 10個索引項直接指向文件數(shù)據(jù)存放的磁盤塊號 ， 后 3個索引項分別構(gòu)成一次間接索引 、 二次間接索引和三次間接索引的多級索引結(jié)構(gòu) 。 這樣 ， UNIX可以根據(jù)文件的大小 ， 通過使用這張存儲索引表 ， 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 ， 每個磁盤塊為512個字節(jié) 。 當(dāng)一個文件的長度在 1~10個磁盤塊之間時 ， 就稱為小型文件 。 這時 ， 用文件 i節(jié)點中數(shù)組 di_addr[ ]的前 10個表目 ， 直接指向文件數(shù)據(jù)存放的磁盤塊號 。 因此 ， 在 UNIX中 ，小型文件是通過 i節(jié)點中的數(shù)組 di_addr[ ]構(gòu)成一級索引表而獲得文件在磁盤上的存儲位置的 。如下圖所示 。 28 29 ? 中型文件的索引結(jié)構(gòu) :當(dāng)一個文件的長度在10~138磁盤塊內(nèi)時 ， 就成為一個 UNIX的中型文件 。 這時除了用到 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個磁盤塊號 ， 然后又利用di_addr[10]指向一個磁盤塊 。 這塊并不存放文件的數(shù)據(jù) ， 而是利用它形成又一級的索引 。 在UNIX中 ， 用 4個字節(jié)放一個磁盤塊號 ， 因此在這個盤塊中 ， 可以放 128個磁盤塊號 。 這樣一來 ， 通過 di_addr[10]提供的索引 ， 一個文件就可以達到 138個磁盤存儲塊這么大 。 30 31 ? 大型和巨型文件的索引結(jié)構(gòu) : 當(dāng)一個文件的長度在138~16522磁盤塊內(nèi)時 ， 就成為一個 UNIX的大型文件 。 這時除了用到 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個磁盤塊號 。 然后如同前面那樣 ，利用 di_addr[10]指向一個磁盤塊 ， 由它提供 128個磁盤塊的索引 ， 從而使文件總共達到 138個磁盤存儲塊這么大 。 但這還不夠 ， 又利用 di_addr[11]指向一個磁盤塊 ， 由它指向 128個磁盤塊 ， 每個都是一個索引 。 這樣 ， 通過這 128個索引 、 每個指向128個磁盤塊 ， 就又可以得到 16384個磁盤塊 。 于是 ， UNIX的大型文件最多可以擁有 16522個磁盤塊 （ 即 10+128+16384） 。 32 33 ? 當(dāng)一個文件所需的磁盤塊大于 16522個磁盤塊時 ， 就成為 UNIX的巨型文件了 。 這時除了用到 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 ， 文件的最大長度可以達到約 11億個字節(jié) ， 但是由于此時要經(jīng)過多次間接索引 ， 會使系統(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 ， UNIX系統(tǒng)利用 makenode過程在其父目錄文件中為之構(gòu)造一個目錄項 。 ? 目錄的檢索 由 namei過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文件目錄 ， 尋找指定文件的內(nèi)存 i節(jié)點指針 。 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完成對文件的操作 。 有關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用是： creat、 open、 read、 write、 close、 chdir、chown、 chmod、 link和 unlink等 。 下面對它們各自的功能做粗略的描述 。 ? creat（ 建立文件 ） ? open（ 打開文件 ） ? close（ 關(guān)閉文件 ） ? read（ 讀 ） ? write（ 寫 ） 36 ? link（ 鏈接 ） 系統(tǒng)調(diào)用 link可以為一個已經(jīng)存在的文件開辟一條新的路徑 ， 也就是說 ， 可以為一個文件再取一個新的名字 。 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為其新取的路徑名 。 link處理程序先按照參數(shù) pathname2的指點 ，將新的文件名登記到指定的路徑目錄中 。 然后根據(jù) pathname1， 找到原文件所對應(yīng)的 i節(jié)點編號 ，將該號填入新文件的文件目錄中 。 由于每個文件的 i節(jié)點編號是惟一的 ， 因此經(jīng)過 link之后 ， 兩個不同路徑名的文件就與同一個文件相對應(yīng)了 。 37 ? unlink（去鏈接 ） 38 比如考慮上圖的情形 。 zong和 wang要共同完成一項工作 。 zong為了訪問對方的文件 x， 只能通過 “ /usr/wang/x” 才能達到目的 。 但如果通過命令： link（ /usr/wang/x， /usr/zong/k）； 那么 ， 若當(dāng)前目錄為 zong， 則 zong直接通過 k就能夠訪問 wang的文件 x了 ， 這是因為 link命令在 zong的文件 k和 wang的文件 x之間建立了鏈接的緣故 。 如圖 (b)所示 。 39 UNIX的設(shè)備管理 UNIX設(shè)備管理概述 ? UNIX是根據(jù)設(shè)備與內(nèi)存之間信息交換的單位來對設(shè)備進行分類的 ， 因此在整個系統(tǒng)中 ， 歸到設(shè)備管理的有兩類設(shè)備： 塊設(shè)備 和 字符設(shè)備 。 前者與內(nèi)存之間以成組信息為單位進行信息交換 ， 比如硬盤 、 軟盤 、 磁帶都屬于塊設(shè)備 。 由于這些設(shè)備是用來存儲信息的 ， 因此有時把它們稱為存儲設(shè)備；后者與內(nèi)存之間以字節(jié)為單位進行信息交換 ， 比如鍵盤輸入 、顯示器和打印機等都屬于字符設(shè)備之列 。 由于這些設(shè)備主要供計算機接收外部信息 ， 或把加工完畢的信息傳遞給外部世界 ， 因此也被稱為輸入 /輸出設(shè)備 。 40 ? 為了識別每一個具體的設(shè)備 ， UNIX是這樣做的：每一類設(shè)備附有一個編號 ， 稱為 “ 主設(shè)備號 ” ， 同類設(shè)備中的不同設(shè)備也給予一個編號 ， 稱為 “ 次設(shè)備號 ” 。 在請求設(shè)備進行輸入輸出時 ， 必須指定主設(shè)備號和次設(shè)備號 。 這樣 ， 由主設(shè)備號判定由哪個驅(qū)動程序工作；驅(qū)動程序根據(jù)次設(shè)備號確定控制哪臺設(shè)備去完成所需要的 I/O。 ? 從前面對 UNIX文件管理的講述可知 ， UNIX把塊設(shè)備和字符設(shè)備都視為特殊文件來對待 ， 它們的文件目錄都在子目錄 dev下 。 由于它們是文件 ， 因此有自己的
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