【正文】 空閑空間管理（1）位向量塊號(hào)碼＝每個(gè)字的位數(shù)值為0的字?jǐn)?shù)＋第一個(gè)值為1的偏移（2）鏈表（3）組（與簇類(lèi)似）（4）計(jì)數(shù)（更適合連續(xù)分配和回收）第13章 I/O系統(tǒng)字符設(shè)備：是按一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)的傳輸塊設(shè)備：以塊為單元進(jìn)行傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：以套接字為單位進(jìn)行傳輸?shù)腎/O調(diào)度：調(diào)度一組I/O請(qǐng)求就是確定一個(gè)好的順序來(lái)執(zhí)行這些請(qǐng)求緩沖：緩沖區(qū)是用來(lái)保存兩設(shè)備之間火災(zāi)設(shè)備和應(yīng)用程序之間所傳輸數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)域。① 處理數(shù)據(jù)流的生產(chǎn)者與消費(fèi)者之間的速度差異② 協(xié)調(diào)傳輸數(shù)據(jù)大小不一致的設(shè)備③ 應(yīng)用程序I/O的拷貝語(yǔ)義。高速緩存：可以保留數(shù)據(jù)拷貝的高速內(nèi)存。假脫機(jī)和設(shè)備預(yù)留：Spool是用來(lái)保存設(shè)備輸出的緩沖（打印機(jī)的例子）錯(cuò)誤處理：作為一個(gè)規(guī)則，I/O系統(tǒng)調(diào)用返回一位調(diào)用狀態(tài)信息，以表示成功或失敗。大容量存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)磁盤(pán)結(jié)構(gòu)和工作方式結(jié)構(gòu)：磁道、扇區(qū)、柱面、盤(pán)片、磁頭和磁頭臂等。工作原理：利用電流的磁效應(yīng)。磁盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能主要用四項(xiàng)指標(biāo)來(lái)衡量：記錄密度、存儲(chǔ)容量、尋址時(shí)間和數(shù)據(jù)傳輸速率。磁盤(pán)上信息訪問(wèn)時(shí)間：定位時(shí)間＝尋道時(shí)間＋旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間主機(jī)附屬存儲(chǔ)是通過(guò)本地I/O端口訪問(wèn)的存儲(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)設(shè)備是專(zhuān)用存儲(chǔ)系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)。（缺點(diǎn)：存儲(chǔ)I/O操作占用了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬，增加了網(wǎng)絡(luò)通信延遲）對(duì)磁盤(pán)訪問(wèn)請(qǐng)求序列排序即磁盤(pán)調(diào)度：最小化尋道時(shí)間（1）先來(lái)先服務(wù)（FCFS）：算法比較公平，但是通常不提供最快的服務(wù)。（2）最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）：離當(dāng)前磁頭最近的先被服務(wù)缺點(diǎn)：離當(dāng)前磁頭很遠(yuǎn)的可能永遠(yuǎn)無(wú)法被服務(wù)，導(dǎo)致“饑餓”現(xiàn)象。（3）SCAN調(diào)度：類(lèi)似于電梯，先處理完一個(gè)方向上的所有數(shù)據(jù)后再處理另一個(gè)方向上的。（4）CSCAN調(diào)度：是SCAN調(diào)度的變種，主要提供一個(gè)更為均勻的等待時(shí)間。當(dāng)磁頭移到另一端時(shí)，它會(huì)馬上返回到磁盤(pán)開(kāi)始，返回時(shí)并不處理請(qǐng)求。（5）LOOK（CLOOK）調(diào)度：在SCAN（CSCAN）的基礎(chǔ)上，不移動(dòng)到磁盤(pán)的盡頭，而是只移動(dòng)到一個(gè)方向上最遠(yuǎn)的請(qǐng)求即回頭。磁盤(pán)管理、格式化、分區(qū)（1）低級(jí)格式化（物理格式化）：將物理戒指劃分為扇區(qū)，通常在制造時(shí)已經(jīng)完成。（2）糾錯(cuò)代碼ECC（errorcorrecting code）：系統(tǒng)會(huì)根據(jù)寫(xiě)入/讀出計(jì)算出新的ECC覆蓋原來(lái)的，若與原來(lái)的不一樣，會(huì)進(jìn)行糾錯(cuò)（扇區(qū)完好）。（3）分區(qū)：將磁盤(pán)分為由一個(gè)或多個(gè)柱面組成的分區(qū)，OS可以將每個(gè)分區(qū)作為一個(gè)獨(dú)立的磁盤(pán)。（4）邏輯格式化：創(chuàng)建文件系統(tǒng)，OS將初始的文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在磁盤(pán)上，這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含空閑和已分配的空間以及一個(gè)初始為空的目錄。RAID：通過(guò)冗余改善可靠性；通過(guò)并行改善性能RAID級(jí)別（1）RAID0：無(wú)冗余的磁盤(pán)陣列（2）RAID1：磁盤(pán)鏡像（空間開(kāi)銷(xiāo)大）（3）RAID2：內(nèi)存方式的差錯(cuò)糾正代碼（ECC）（4）RAID3：位交織奇偶結(jié)構(gòu)（5）RAID4：塊交織奇偶結(jié)構(gòu)（6）RAID5：分布式塊交織奇偶結(jié)構(gòu)（7）RAID6：P+Q冗余方案（8）RAID0+1：RAID0和RAID1的組合，RAID0提供性能，RAID1提供可靠性RAID級(jí)別的選擇高性能應(yīng)用但數(shù)據(jù)損失并不關(guān)鍵——RAID0；需要高可靠性和快速回復(fù)的應(yīng)用——RAID1；性能和可靠性都重要的應(yīng)用——RAID0+1和RAID1+0，如小型數(shù)據(jù)庫(kù)；存儲(chǔ)量大的數(shù)據(jù)——RAID5；RAID6并不為許多RAID實(shí)現(xiàn)所支持，但它應(yīng)該比RAID5提供更多的可靠性。補(bǔ)充：外部磁道扇區(qū)＞內(nèi)部磁道扇區(qū)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)述題1：操作系統(tǒng)的組成部分：（１）進(jìn)程管理；（２）作業(yè)管理；（３）存儲(chǔ)管理；（４）輸入輸出管理；（５）Ｉ／Ｏ軟件（６）文件系統(tǒng)2：硬件保護(hù)機(jī)制：（１）I/O Protection；（２）Memory Protection；（３）CPU Protection；（４）Hardware Address Protection；（５）Hardware Protection3：系統(tǒng)調(diào)用的概念　系統(tǒng)調(diào)用提供了進(jìn)程和操作系統(tǒng)間的接口，具體包括：（1）進(jìn)程控制；（2）文件管理；（3）設(shè)備管理；（4）信息維護(hù)；（5）通信4：操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)有哪些,優(yōu)缺點(diǎn)（1）串行處理系統(tǒng)：（2）簡(jiǎn)單批處理系統(tǒng)（3）多道程序批處理系統(tǒng) ：通過(guò)將用戶的CPU請(qǐng)求和I/O請(qǐng)求重疊起來(lái)的辦法來(lái)有效地使用CPU。它設(shè)法讓CPU總有事情可做，以此來(lái)提高CPU的利用率（4）分時(shí)系統(tǒng)：當(dāng)程序正在執(zhí)行時(shí)，允許用戶與計(jì)算機(jī)交互，從而大大縮短了系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，增加了用戶調(diào)試程序和控制程序運(yùn)行的靈活性（5）實(shí)時(shí)系統(tǒng)：處理事務(wù)必須在適合于此系統(tǒng)的特定時(shí)間限額內(nèi)完成5：多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度的優(yōu)點(diǎn)多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法允許進(jìn)程在隊(duì)列間移動(dòng)。其思想是利用CPU burst 特性區(qū)分進(jìn)程。如果一個(gè)CPU 占用了太多的CPU 時(shí)間，它將被移動(dòng)到優(yōu)先權(quán)更低的隊(duì)列（lowerpriority queue）。這種策略把I/O 繁忙型進(jìn)程和交互式進(jìn)程放置到優(yōu)先權(quán)更高的隊(duì)列（higherpriority queue）。類(lèi)似的，一個(gè)在低優(yōu)先權(quán)隊(duì)列中等待太久的進(jìn)程可能會(huì)被移動(dòng)到一個(gè)更高優(yōu)先權(quán)的隊(duì)列。這種老化形式避免了饑餓的發(fā)生。6：系統(tǒng)顛簸的原因和解決方法7：文件系統(tǒng)對(duì)空閑空間的管理方法（1） 連續(xù)分配：就是將文件存放在輔存的連續(xù)存儲(chǔ)區(qū)中；（2） 索引分配：利用文件分配表FAT給每個(gè)文件分配一個(gè)指出該文件索引表所在物理塊號(hào)的表目；（3） 鏈接分配：就是將文件存放在非連續(xù)的存儲(chǔ)區(qū)中；8：硬盤(pán)空間分配方法及各自優(yōu)缺點(diǎn)9：目錄實(shí)現(xiàn)的方式（1） 單級(jí)目錄：文件系統(tǒng)在每個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備上僅建立一個(gè)目錄文件的目錄結(jié)構(gòu)；（2） 二級(jí)目錄：二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)將存儲(chǔ)在設(shè)備上的目錄文件分成兩級(jí)。第一級(jí)為系統(tǒng)目錄（主目錄），包含用戶目錄名和指向該用戶目錄的指針；第二級(jí)為用戶目錄，包含用戶所有文件的文件目錄；（3） 多級(jí)目錄；10：分段與分頁(yè)的各自優(yōu)缺點(diǎn)（1）對(duì)于純分頁(yè)系統(tǒng)而言，它有效地解決了內(nèi)存碎片問(wèn)題，有可能讓更多的作業(yè)同時(shí)投入運(yùn)行，提高了處理機(jī)和存儲(chǔ)器的利用率；缺點(diǎn)是：由于要求運(yùn)行的作業(yè)必須一次全部裝入內(nèi)存，當(dāng)作業(yè)要求的空間大于當(dāng)前可用存儲(chǔ)空間時(shí)，作業(yè)只有等待這使作業(yè)地址空間受到內(nèi)存實(shí)際容量的限制，并且要對(duì)每個(gè)作業(yè)建立和管理相應(yīng)得頁(yè)表，還要增加硬件實(shí)現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換，增加了系統(tǒng)時(shí)間和空間上的開(kāi)銷(xiāo)；對(duì)于請(qǐng)求式分頁(yè)系統(tǒng)而言，消除了內(nèi)存碎片，同樣增加了系統(tǒng)時(shí)間和空間上的開(kāi)銷(xiāo)，但由于每個(gè)作業(yè)部分裝入就可以投入運(yùn)行，大大增加了作業(yè)的利用空間，提高了內(nèi)存的利用率，使作業(yè)地址空間不再受內(nèi)存容量大小的限制，缺點(diǎn)是缺頁(yè)時(shí)要進(jìn)行頁(yè)面交換，會(huì)引起系統(tǒng)“抖動(dòng)”?。?）分段是一種內(nèi)存管理機(jī)制，它支持內(nèi)存的用戶視角提供了內(nèi)外存統(tǒng)一管理的虛存，　每次調(diào)入的是一段有意義的信息；分段機(jī)制允許段長(zhǎng)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)分段機(jī)制便于對(duì)具有完整邏輯功能的信息段進(jìn)行共享；分段機(jī)制便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)鏈接；缺點(diǎn)是：比其他方式需要更多的硬件支持，并且諸多功能的實(shí)現(xiàn)是的系統(tǒng)的復(fù)雜性大大增加，另外段的長(zhǎng)度也受到內(nèi)存可用區(qū)大小的限制；若替換算法選擇不恰當(dāng)就可能產(chǎn)生“抖動(dòng)”現(xiàn)象11：I/O子系統(tǒng)完成的管理功能（1）設(shè)備命名；（2）設(shè)備保護(hù)；（3）與設(shè)備無(wú)關(guān)的塊及存儲(chǔ)設(shè)備的塊分配；（4）設(shè)備分配；（5）出錯(cuò)處理