c++-存儲(chǔ)空間管理

存儲(chǔ)空間管理東南大學(xué)電氣工程學(xué)院定義存儲(chǔ)器的分級(jí)結(jié)構(gòu)：寄存器高速緩沖存儲(chǔ)器(緩存)內(nèi)存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱內(nèi)存、主存、物理存儲(chǔ)器）處理機(jī)能直接訪問的存儲(chǔ)器。用來存放系統(tǒng)和用戶的程序和數(shù)據(jù)，其特點(diǎn)是存取速度快，存儲(chǔ)方式是以新?lián)Q舊，斷電信息丟失。外存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱外存、輔助存儲(chǔ)器）

處理機(jī)不能直接訪問的存儲(chǔ)器。用來存放用戶的各種信息，存取速度相對(duì)內(nèi)存而言要慢得多，但它可用來長(zhǎng)期保存用戶信息。內(nèi)存——存儲(chǔ)器管理外存——文件管理存儲(chǔ)器管理的功能（系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)，針對(duì)用戶區(qū)）存儲(chǔ)空間的分配與管理；地址重定位（邏輯地址與物理地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系）存儲(chǔ)保護(hù)存儲(chǔ)空間擴(kuò)充：虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)以及各種調(diào)度算法。存儲(chǔ)器管理地址重定位分區(qū)存儲(chǔ)管理覆蓋和交換頁面式存儲(chǔ)管理請(qǐng)求式頁面存儲(chǔ)管理段式存儲(chǔ)管理段頁式存儲(chǔ)管理地址重定位地址空間和存儲(chǔ)空間邏輯地址（相對(duì)地址，虛地址）：用戶的程序經(jīng)過匯編或編譯后形成目標(biāo)代碼，目標(biāo)代碼通常采用相對(duì)地址的形式。其首地址為0，其余指令中的地址都相對(duì)于首地址來編址。不能用邏輯地址在內(nèi)存中讀取信息。物理地址（絕對(duì)地址，實(shí)地址）：內(nèi)存中存儲(chǔ)單元的地址。物理地址可直接尋址。地址映射：將用戶程序中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為運(yùn)行時(shí)由機(jī)器直接尋址的物理地址。邏輯地址、物理地址和地址映射地址映射1100LoadA,12003456

。

。

。1200物理地址空間LoadA,data1data13456源程序LoadA,20034560100200編譯連接邏輯地址空間BA=1000地址重定位地址重定位：實(shí)現(xiàn)程序的相對(duì)地址空間到絕對(duì)地址空間之間的映射。程序在成為進(jìn)程前的準(zhǔn)備工作編輯：形成源文件(符號(hào)地址)編譯：形成目標(biāo)模塊(模塊內(nèi)符號(hào)地址解析)鏈接：由多個(gè)目標(biāo)模塊或程序庫生成可執(zhí)行文件(模塊間符號(hào)地址解析)裝入：構(gòu)造PCB，形成進(jìn)程(使用物理地址)重定位方法：靜態(tài)重定位：是指在程序裝入主存時(shí)已經(jīng)完成了邏輯地址到物理地址的變換,在程序執(zhí)行期間不會(huì)再發(fā)生變化.動(dòng)態(tài)重定位：在程序運(yùn)行期間完成邏輯地址到物理地址的變換.地址重定位分區(qū)存儲(chǔ)管理基本思想：將主存儲(chǔ)空間劃分成若干個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)區(qū)，稱為分區(qū)。每個(gè)分區(qū)只能存儲(chǔ)一道程序，一個(gè)程序只能訪問其所在分區(qū)的存儲(chǔ)單元。單一連續(xù)區(qū)存儲(chǔ)管理

適用于單道程序系統(tǒng)內(nèi)存分為兩個(gè)連續(xù)區(qū)域：系統(tǒng)區(qū)，用戶區(qū)。應(yīng)用程序裝入到用戶區(qū)，可使用用戶區(qū)全部空間。最簡(jiǎn)單，適用于單道程序設(shè)計(jì)的OS。優(yōu)點(diǎn)：易于管理。缺點(diǎn)：對(duì)要求內(nèi)存空間少的程序，造成內(nèi)存浪費(fèi)（空閑存儲(chǔ)區(qū)）。0H7FFFHFFFFFH操作系統(tǒng)用戶程序區(qū)08000H界限寄存器中斷矢量表空閑區(qū)單片機(jī)中的內(nèi)存設(shè)置基本思想：把內(nèi)存分為一些大小相等或不等連續(xù)區(qū)域－－－－分區(qū)(partition)，每個(gè)分區(qū)只能駐留一個(gè)程序。操作系統(tǒng)占用其中一個(gè)分區(qū)。特點(diǎn)：適用于多道程序系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)支持多個(gè)程序并發(fā)執(zhí)行問題：存在碎片（小得難以使用的分區(qū)）問題，可能存在內(nèi)部碎片和外部碎片。內(nèi)部碎片：占用分區(qū)之內(nèi)未被利用的空間外部碎片：占用分區(qū)之間難以利用的空閑分區(qū)（通常是小空閑分區(qū)）。固定分區(qū)存儲(chǔ)管理分區(qū)存儲(chǔ)管理固定分區(qū)(大小相同)固定分區(qū)(多種大小)分區(qū)存儲(chǔ)管理優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，開銷小。缺點(diǎn)：內(nèi)部碎片造成浪費(fèi)分區(qū)總數(shù)固定，限制了并發(fā)執(zhí)行的程序數(shù)目。采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：分區(qū)表(分區(qū)說明表)－－記錄分區(qū)的大小和使用情況OperatingSystem空閑分區(qū)分區(qū)5作業(yè)C分區(qū)4分區(qū)3分區(qū)2分區(qū)1空閑分區(qū)作業(yè)B作業(yè)A00000H08000H0A000H12000H1A000H3A000H區(qū)號(hào)起始地址大小使用標(biāo)志作業(yè)大小108000H8KY6K20A000H32KY24K312000H32KN41A000H128KY118K53A000H512KN內(nèi)存分區(qū)說明表分區(qū)存儲(chǔ)管理動(dòng)態(tài)分區(qū)：在裝入作業(yè)和處理過程中，按其要求的內(nèi)存容量以及當(dāng)時(shí)的內(nèi)存資源使用情況，將一塊大小與所要求相近的存儲(chǔ)區(qū)分配給作業(yè)。優(yōu)點(diǎn)：沒有內(nèi)部碎片。缺點(diǎn)：有外部碎片。動(dòng)態(tài)分區(qū)(dynamicpartitioning)分區(qū)存儲(chǔ)管理Operating

System128K896KOperating

SystemProcess1320

K576KOperating

SystemProcess1320KProcess2224

K352K分區(qū)存儲(chǔ)管理Operating

SystemProcess1320

KProcess2Process3224

K288K64

KOperating

SystemProcess1320KProcess3224K288K64KOperating

SystemProcess1320

KProcess3288K64

KProcess4128

K96

K分區(qū)存儲(chǔ)管理Process2結(jié)束Process4運(yùn)行分區(qū)存儲(chǔ)管理Process1結(jié)束Process2再運(yùn)行分區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：分區(qū)表，或分區(qū)鏈表可以只記錄空閑分區(qū)，也可以同時(shí)記錄空閑和占用分區(qū)單一分區(qū)表中，表項(xiàng)數(shù)目隨著內(nèi)存的分配和釋放而動(dòng)態(tài)改變，表長(zhǎng)難以確定，分配回收分區(qū)時(shí)降低查找速度。分區(qū)表可以劃分為兩個(gè)表：空閑分區(qū)表，使用分區(qū)表。從而減小每個(gè)表長(zhǎng)度?？臻e分區(qū)表（一般常用鏈表結(jié)構(gòu)）中按不同分配算法相應(yīng)對(duì)表項(xiàng)排序。分區(qū)分配和釋放算法最先匹配法(first-fit)：可能造成碎片化問題最佳匹配法(best-fit)：每次要從碎片開始查找，回收算法復(fù)雜最差匹配法(worst-fit)：分配速度快，碎片小動(dòng)態(tài)分區(qū)管理：分區(qū)存儲(chǔ)管理引入：其目標(biāo)是在較小的可用內(nèi)存中運(yùn)行較大的程序。常用于多道程序系統(tǒng)，與分區(qū)存儲(chǔ)管理配合使用?；舅枷?一個(gè)作業(yè)的若干程序段，或幾個(gè)作業(yè)的某些部分共享同一存儲(chǔ)區(qū)。優(yōu)點(diǎn)：解決小主存容量與大作業(yè)之間的矛盾。缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)覆蓋管理的系統(tǒng)開銷較大。覆蓋和交換覆蓋(overlay)注：另一種覆蓋方法：(100K)A(20K)占一個(gè)分區(qū)：20K；B(50K)、D(20K)和E(40K)共用一個(gè)分區(qū)：50K；F(30K)和C(30K)共用一個(gè)分區(qū)：30K；覆蓋技術(shù)不存在調(diào)用關(guān)系的模塊不必同時(shí)裝入到內(nèi)存，從而可以相互覆蓋。(即不同時(shí)用的模塊可共用一個(gè)分區(qū))缺點(diǎn)：1、確定覆蓋關(guān)系的復(fù)雜度2、犧牲時(shí)間換取空間引入：解決主存容量不足的矛盾。多個(gè)程序并發(fā)執(zhí)行，可以將暫時(shí)不能執(zhí)行的程序送到外存中，從而獲得空閑內(nèi)存空間來裝入新程序，或讀入保存在外存中而目前到達(dá)就緒狀態(tài)的進(jìn)程。交換單位為整個(gè)進(jìn)程的地址空間。常用于多道程序系統(tǒng)或小型分時(shí)系統(tǒng)中，與分區(qū)存儲(chǔ)管理配合使用。又稱作“對(duì)換”或“滾進(jìn)/滾出(roll-in/roll-out)”?；舅枷?暫停執(zhí)行內(nèi)存中的進(jìn)程，將整個(gè)進(jìn)程的地址空間保存到外存的交換區(qū)中（換出swapout），而將外存中由阻塞變?yōu)榫途w的進(jìn)程的地址空間讀入到內(nèi)存中，并將該進(jìn)程送到就緒隊(duì)列（換入swapin）。交換優(yōu)點(diǎn)：增加并發(fā)運(yùn)行的程序數(shù)目，并且給用戶提供適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)時(shí)間；編寫程序時(shí)不影響程序結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)：

對(duì)換入和換出的控制增加處理機(jī)開銷；程序整個(gè)地址空間都進(jìn)行傳送，沒有考慮執(zhí)行過程中地址訪問的統(tǒng)計(jì)特性?？紤]的問題：換出進(jìn)程的選擇：一般換出短時(shí)間不會(huì)運(yùn)行的進(jìn)程交換時(shí)機(jī)的選擇：內(nèi)存不夠后有危險(xiǎn)時(shí)換出短時(shí)間不會(huì)運(yùn)行的進(jìn)程交換空間的分配：可交換到外存的相同或不同對(duì)換區(qū)換回內(nèi)存位置的確定：動(dòng)態(tài)重定位可以換回到不同的內(nèi)存區(qū)，否則只能換回到相同的內(nèi)存區(qū)交換交換技術(shù)與覆蓋技術(shù)相比，交換技術(shù)的缺點(diǎn)是要花費(fèi)大量?jī)?nèi)、外存交換時(shí)間，所以外存中應(yīng)該保留交換程序的副本覆蓋與交換技術(shù)都實(shí)現(xiàn)了大作業(yè)在小內(nèi)存上運(yùn)行。覆蓋于與換技術(shù)的區(qū)別：覆蓋由用戶解決空間不足問題（即：覆蓋只能在一個(gè)程序內(nèi)部進(jìn)行）交換由系統(tǒng)解決空間不足問題（即：交換可以在任意程序間進(jìn)行）覆蓋對(duì)程序結(jié)構(gòu)有嚴(yán)格的限制交換對(duì)程序結(jié)構(gòu)沒有限制覆蓋與交換的比較引入：避開作業(yè)的連續(xù)性要求，將一個(gè)作業(yè)存放在不連續(xù)的存儲(chǔ)空間中，以很好地解決碎片問題。基本思想:系統(tǒng)把內(nèi)存物理空間等分為若干大小相等、位置固定的塊（或幀）。將程序的邏輯地址空間劃分為與塊大小相同的頁或頁面(pageorpageframe)，程序加載時(shí)，分配其所需的所有塊，這些塊不必連續(xù)。需要CPU的硬件支持。頁面式存儲(chǔ)管理地址空間分成大小相同的部分–––

頁存貯空間分成大小相同的部分–––

塊(頁幀)頁大?。綁K大小

頁表(PMT)

：又稱頁面映象表，記錄一個(gè)作業(yè)程序的頁號(hào)所對(duì)應(yīng)的內(nèi)存塊號(hào)。需要CPU的硬件支持。頁號(hào)塊號(hào)012238分配時(shí)頁對(duì)應(yīng)塊，但不要求連續(xù)頁表包括：頁號(hào)，塊號(hào)頁面式存儲(chǔ)管理頁幀19OperatingSystem作業(yè)2（頁0）00000H0B000H0A800H0B800H0C000H0E000H作業(yè)1（頁0）作業(yè)2（頁2）作業(yè)1（頁1）作業(yè)2（頁1）作業(yè)3（頁0）……物理地址空間頁幀0頁幀20頁幀21頁幀22頁幀23頁幀24頁幀25頁幀26頁幀27頁幀280C800H0D000H0D800H01邏輯地址空間作業(yè)1(4K)01作業(yè)2(5K)20作業(yè)3(1.8K)01頁表0120頁幀號(hào)222025212427頁面式存儲(chǔ)管理頁面式存儲(chǔ)管理硬件地址變換：指令所給出地址分為兩部分：邏輯頁號(hào)，頁內(nèi)偏移地址－>查進(jìn)程頁表，得物理頁號(hào)－>物理地址頁面大?。和ǔＪ菐譑B到幾十KB（取2的冪）。小－>內(nèi)部碎片??；大－>頁表短，管理開銷小，交換時(shí)對(duì)外存I/O效率高。頁面式存儲(chǔ)管理頁式地址變換頁面式存儲(chǔ)管理引入：向用戶提供大容量存儲(chǔ)器，把內(nèi)存和外存統(tǒng)一考慮，外存作為存儲(chǔ)信息的主要媒介，內(nèi)存作為處理機(jī)需要訪問的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。基本思想:運(yùn)行一個(gè)作業(yè)程序時(shí)，并不要求把該作業(yè)的全部程序和數(shù)據(jù)都裝入內(nèi)存，可只把目前要執(zhí)行的幾頁調(diào)入內(nèi)存的空閑存儲(chǔ)塊，其余部分仍保存在外存，以后根據(jù)作業(yè)程序運(yùn)行情況需要時(shí)再調(diào)入內(nèi)存。請(qǐng)求式頁面存儲(chǔ)管理需解決的問題：提供一種機(jī)制，檢測(cè)訪問的頁是否在內(nèi)存，若不在，為之分配一物理頁，修改頁表項(xiàng)，并將邏輯頁調(diào)入到物理頁。選擇淘汰算法：當(dāng)外存上某頁信息需調(diào)入內(nèi)存而內(nèi)存中又無空閑存儲(chǔ)塊時(shí)，則需按某種淘汰算法從內(nèi)存中選擇一頁將其內(nèi)容淘汰。淘汰算法不合理將產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象－－剛被調(diào)出的頁馬上又被要求調(diào)入。存儲(chǔ)保護(hù)的目的：保護(hù)系統(tǒng)程序區(qū)不被用戶侵犯（有意或無意的）不允許用戶程序讀寫不屬于自己地址空間的數(shù)據(jù)（系統(tǒng)區(qū)地址空間，其他用戶程序的地址空間）1.存儲(chǔ)保護(hù)由于存儲(chǔ)保護(hù)檢查是針對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)訪問操作進(jìn)行的，必須由相應(yīng)的處理器硬件機(jī)構(gòu)支持。頁面的共享與保護(hù)存儲(chǔ)保護(hù)類型界限保護(hù)：所有訪問地址必須在上下界之間；每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的進(jìn)程空間，如果一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的地址在其地址空間之外，則發(fā)生地址越界。訪問方式保護(hù)：通過保護(hù)鍵匹配來判斷存儲(chǔ)訪問方式是否合法。對(duì)于允許多個(gè)進(jìn)程共享的存儲(chǔ)區(qū)域，每個(gè)進(jìn)程都有自己的訪問權(quán)限。如果一個(gè)進(jìn)程對(duì)共享區(qū)域的訪問違反了權(quán)限規(guī)定，則發(fā)生操作越權(quán)(即讀寫保護(hù))。對(duì)每個(gè)內(nèi)存區(qū)域指定一個(gè)鍵值和若干禁止的訪問方式，進(jìn)程中也指定鍵值，如果訪問時(shí)鍵值不匹配而且是被禁止的訪問方式，則出錯(cuò)；環(huán)保護(hù)：處理器狀態(tài)分為多個(gè)環(huán)(ring)，分別具有不同的存儲(chǔ)訪問特權(quán)級(jí)別(privilege)，通常是級(jí)別高的在內(nèi)環(huán)，編號(hào)?。ㄈ?環(huán)）級(jí)別最高；可訪問同環(huán)或更低級(jí)別環(huán)的數(shù)據(jù)；可調(diào)用同環(huán)或更高級(jí)別環(huán)的服務(wù)。頁面的共享與保護(hù)共享頁面：在物理頁面表中有引用計(jì)數(shù)。只能共享不被修改的頁面。這對(duì)用戶應(yīng)用是透明的，完全由操作系統(tǒng)控制，目的在于減少系統(tǒng)內(nèi)的物理頁面總數(shù)。當(dāng)共享頁從內(nèi)存中淘汰或重新裝入內(nèi)存時(shí)，共享該頁的所有作業(yè)進(jìn)程的頁表中的相應(yīng)頁表項(xiàng)必須被同時(shí)更新。寫時(shí)復(fù)制(copyonwrite)：如果一個(gè)進(jìn)程要改寫共享頁面，則先把該頁面復(fù)制一份，讓該進(jìn)程訪問復(fù)制后的頁面，而讓其他進(jìn)程訪問復(fù)制前的頁面。通過引用計(jì)數(shù)(referencecount)來描述存儲(chǔ)區(qū)的共享，引用計(jì)數(shù)表示共享它的進(jìn)程的數(shù)目：2.存儲(chǔ)共享頁面的共享與保護(hù)段式存儲(chǔ)管理基本思想：將程序的地址空間劃分為若干個(gè)段(segment)，程序加載時(shí)，分配其所需的所有段（內(nèi)存分區(qū)），這些段不必連續(xù)；物理內(nèi)存的管理采用動(dòng)態(tài)分區(qū)。需要CPU的硬件支持。段式存儲(chǔ)管理地址結(jié)構(gòu)如下：段號(hào)S段內(nèi)位移量d通過段表實(shí)現(xiàn)邏輯地址到物理地址的映射段表結(jié)構(gòu)：該段在內(nèi)存中的首地址；段長(zhǎng)；訪問權(quán)限，段存在位（該段是否在內(nèi)存）段表中各表項(xiàng)按段號(hào)從小到大順序排列B0SA0NY0LX0PM0K邏輯段號(hào)01234作業(yè)1的地址空間10003200500060008000PKSLN主存K

3200P1500L6000N8000S5000長(zhǎng)度

段地址01234操作系統(tǒng)段式存儲(chǔ)管理地址轉(zhuǎn)換段式存儲(chǔ)管理程序通過分段(segmentation)劃分為多個(gè)模塊，如代碼段、數(shù)據(jù)段、共享段。可以分別編寫和編譯可以針對(duì)不同類型的段采取不同的保護(hù)可以按段為單位來進(jìn)行共享，包括通過動(dòng)態(tài)鏈接進(jìn)行代碼共享優(yōu)點(diǎn)：沒有內(nèi)部碎片，外部碎片可以通過內(nèi)存拼接來消除。便于改變進(jìn)程占用空間的大小。便于模塊化，便于處理共享問題。缺點(diǎn)：進(jìn)程全部裝入內(nèi)存。段的最大長(zhǎng)度受限于主存空間，開銷大。段式存儲(chǔ)管理頁式管理和段式管理的比較分頁是出于系統(tǒng)管理的需要，分段是出于用戶應(yīng)用的需要。一條指令或一個(gè)操作數(shù)可能會(huì)跨越兩個(gè)頁的分界處，而不會(huì)跨越兩個(gè)段的分界處。頁大小是系統(tǒng)固定的，而段大小則通常不固定。邏輯地址表示：分頁是一維的，各個(gè)模塊在鏈接時(shí)必須組織成同一個(gè)地址空間；分段是二維的，各個(gè)模塊在鏈接時(shí)可以每個(gè)段組織成一個(gè)地址空間。通常段比頁大，因而段表比頁表短，可以縮短查找時(shí)間，提高訪問速度。是頁式和段式存儲(chǔ)管理的結(jié)合。段頁式存儲(chǔ)管理為了獲得分段在邏輯上的優(yōu)點(diǎn)和分頁在管理存儲(chǔ)空間方面的優(yōu)點(diǎn)采用段頁式存貯管理。1.將邏輯地址空間以段劃分－－段式特征2.將物理地址空間以頁劃分－－頁式特征3.每一段的地址空間劃分為頁存儲(chǔ)管理的分配單位是：段，頁邏輯地址的組成：段號(hào)，頁號(hào)，頁內(nèi)偏移地址。將段內(nèi)地址d分為段內(nèi)頁號(hào)和頁內(nèi)偏移地址兩部分。地址變換：先查段表，再查該段的頁表。缺段中斷和缺頁中斷。地址結(jié)構(gòu)：SPWS：段號(hào) P：頁號(hào) W：頁內(nèi)偏移地址d段頁式存儲(chǔ)管理優(yōu)點(diǎn)：具有分段存儲(chǔ)管理和分頁存儲(chǔ)管理的全部?jī)?yōu)點(diǎn)；為用戶提供了大量的虛擬存儲(chǔ)空間，提高內(nèi)存的利用率。對(duì)大、中型計(jì)算機(jī)來說，是使用最廣泛、最靈活的一種存儲(chǔ)管理。缺點(diǎn)：增加了硬件成本、系統(tǒng)復(fù)雜性和管理上的開銷；表格占用了大量的存儲(chǔ)空間；仍存在內(nèi)部碎片，存在系統(tǒng)顛簸的危險(xiǎn)。段頁式存儲(chǔ)管理文件管理文件管理的功能文件系統(tǒng)概念文件結(jié)構(gòu)與存取方法文件目錄管理文件存儲(chǔ)空間管理文件使用一般模型文件共享、保護(hù)和保密文件管理的功能目標(biāo)：使用方便，便于共享，安全可靠功能：提供用戶對(duì)文件操作的命令；實(shí)現(xiàn)文件的“按名存取”。提供用戶共享文件的機(jī)制；提供文件的存取控制的機(jī)制，保障文件及文件系統(tǒng)的安全性；管理文件的存儲(chǔ)介質(zhì).文件系統(tǒng)概念文件：邏輯上具有完整意義的數(shù)據(jù)或信息的集合。文件名：一個(gè)有限長(zhǎng)度的字符串。文件名·[文件擴(kuò)展名]按文件性質(zhì)和用途分：系統(tǒng)文件庫文件用戶文件按保護(hù)級(jí)別分：只讀文件讀寫文件執(zhí)行文件不保護(hù)文件有效地分配文件存貯器的存貯空間(物理介質(zhì))提供一種組織數(shù)據(jù)的方法(按名存取、邏輯結(jié)構(gòu)、組織數(shù)據(jù))提供合適的存取方法(順序存取、隨機(jī)存取)從系統(tǒng)的角度看：文件系統(tǒng)是一個(gè)負(fù)責(zé)文件存儲(chǔ)空間管理的機(jī)構(gòu)。從用戶的角度看：文件系統(tǒng)是用戶在計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)信息和使用信息的接口。文件系統(tǒng)概念文件結(jié)構(gòu)與存取方法邏輯文件：從用戶觀點(diǎn)出發(fā)，所觀察到的文件組織形式，是用戶可以直接處理的數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)，它獨(dú)立于文件及其介質(zhì)的物理特性，又稱為文件組織。物理文件：文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，是文件在外存上存儲(chǔ)組織形式，與存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)特性有關(guān)。邏輯結(jié)構(gòu)：指用戶思維中文件的結(jié)構(gòu)。物理結(jié)構(gòu)：指文件在存儲(chǔ)介質(zhì)上的結(jié)構(gòu)（或存儲(chǔ)組織）。文件的存儲(chǔ)介質(zhì)：磁盤（軟盤、硬盤、光盤）、磁帶，磁鼓。目前文件的物理結(jié)構(gòu)主要是指磁盤上文件的結(jié)構(gòu)。文件的邏輯結(jié)構(gòu)記錄式文件（有格式文件）：是一種有結(jié)構(gòu)的文件。由一個(gè)或多個(gè)記錄組成。

以邏輯記錄為單位進(jìn)行存取。定長(zhǎng)記錄文件：文件中所有記錄的長(zhǎng)度相同。變長(zhǎng)記錄文件：每個(gè)記錄的長(zhǎng)度可以不同無結(jié)構(gòu)的流式文件（無格式文件）：是有序字符的集合，文件的長(zhǎng)度等于該文件包含的字符數(shù)。流式文件不分成記錄，而是直接由一連串信息組成。UNIX、DOS、WINDOWS系統(tǒng)中的普通文件都是流式文件。文件結(jié)構(gòu)與存取方法l1記錄1l2記錄2(a)變長(zhǎng)指示記

錄長(zhǎng)度l1l2記錄1記錄2ll(b)定長(zhǎng)記錄文件變長(zhǎng)：每個(gè)記錄的頭幾個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)記錄長(zhǎng)度文件結(jié)構(gòu)與存取方法優(yōu)點(diǎn)：

在空間利用上比較省，沒有額外的說明和控制信息。對(duì)流式文件而言，它是按信息的個(gè)數(shù)或以特殊字符為界進(jìn)行存取的。流式文件文件結(jié)構(gòu)與存取方法文件的物理結(jié)構(gòu)文件存儲(chǔ)介質(zhì)格式化后就分成許多大小相等的單位－－存儲(chǔ)塊（物理盤塊）。一般來說，每個(gè)物理塊是一個(gè)磁盤的扇區(qū)，512字節(jié)。每個(gè)存儲(chǔ)塊有個(gè)編號(hào)，稱為物理塊號(hào)。文件的物理結(jié)構(gòu)指文件在存儲(chǔ)介質(zhì)上結(jié)構(gòu)，目前有三種基本結(jié)構(gòu):連續(xù)結(jié)構(gòu)鏈接結(jié)構(gòu)索引結(jié)構(gòu)連續(xù)結(jié)構(gòu)連續(xù)文件是一種連續(xù)結(jié)構(gòu)的文件，對(duì)每個(gè)文件要求存放在存儲(chǔ)介質(zhì)上的連續(xù)的物理塊中。存儲(chǔ)空間利用率不高。類似于存儲(chǔ)管理中的分區(qū)，適用于變化不大的順序訪問的文件。在UNIX系統(tǒng)中仍保留了連續(xù)文件結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，不需要額外的開銷。缺點(diǎn)：用戶創(chuàng)建文件時(shí)要給出文件的大?。徊焕谖募膭?dòng)態(tài)增加和修改；鏈接結(jié)構(gòu)鏈接結(jié)構(gòu)是按順序由鏈接的塊組成的。即每個(gè)物理塊的最末一個(gè)字(或第一個(gè)字)作為鏈接字，它指出后繼塊的物理地址。鏈?zhǔn)字羔槾娣旁谠撐募夸浿?。文件的結(jié)尾塊的指針為“NULL”。不要求連續(xù)存放。對(duì)于記錄式文件一塊中可包含一個(gè)邏輯記錄或多個(gè)邏輯記錄，也可以若干物理塊包含一個(gè)邏輯記錄。存儲(chǔ)空間利用率高；文件創(chuàng)建時(shí)用戶不必指出文件的大?。晃募?dòng)態(tài)擴(kuò)充和修改容易。順序存取效率高，隨機(jī)存取效率太低，如果訪問文件的最后的內(nèi)容，實(shí)際上是要訪問整個(gè)文件。鏈接結(jié)構(gòu)索引結(jié)構(gòu)非連續(xù)文件存放文件索引表：每個(gè)文件有一個(gè)索引表，表中包括：邏輯塊號(hào)，物理塊號(hào)。訪問文件時(shí)，根據(jù)文件的邏輯塊號(hào)查文件索引表，找到對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)，然后，進(jìn)行訪問。索引結(jié)構(gòu)即保持了鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，又克服了其缺點(diǎn)（既能順序存取，也可隨機(jī)存儲(chǔ)）索引結(jié)構(gòu)是當(dāng)代計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中普遍采用的結(jié)構(gòu)，如UNIX系統(tǒng)、LINUX系統(tǒng)。索引結(jié)構(gòu)順序存?。河涗浭轿募校簢?yán)格按照物理記錄排列的順序依次存取。無結(jié)構(gòu)的流式文件：從文件當(dāng)前位置開始讀寫，然后根據(jù)當(dāng)前位置的位移讀寫后繼的信息。讀寫文件存儲(chǔ)器上的一個(gè)物理塊的方法。直接存?。S機(jī)存?。喊慈我獯涡虼嫒∥募械挠涗洠皇琼樞虻挠涗浭轿募校簩?duì)定長(zhǎng)記錄的順序文件，可直接存?。粚?duì)變長(zhǎng)記錄的順序文件，需建立一張索引表，以指出每個(gè)記錄的長(zhǎng)度和起始位置，索引表按記錄號(hào)順序排列。無結(jié)構(gòu)的流式文件：事先把該文件的現(xiàn)行位置指針設(shè)置到欲讀寫信息的起始位置。文件的存取方法l1記錄1l2記錄2(a)變長(zhǎng)指示記

錄長(zhǎng)度l1l2記錄1記錄2ll(b)定長(zhǎng)記錄文件變長(zhǎng)：每個(gè)記錄的頭幾個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)記錄長(zhǎng)度，這里為2個(gè)字節(jié)文件的存取方法磁盤（磁鼓）磁帶文件的物理結(jié)構(gòu)

連續(xù)鏈表索引連續(xù)存取方法

順序、直接順序順序、直接順序文件結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)設(shè)備和存取方法之間的關(guān)系文件的存取方法文件目錄管理

文件的組成一級(jí)目錄二級(jí)目錄多級(jí)目錄文件的組成文件目錄項(xiàng)：又稱為文件控制塊（F