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  • 常见的文件物理结构有以下几种: 1、顺序结构又称连续结构。这是一种最简单的物理结构,它把逻辑上连续的文件信息依次存放在连续编号的物理块中。只要知道文件在存储设备上的起始地址(首块号)和文件长度(总块数)...

    常见的文件物理结构有以下几种:

    1、顺序结构又称连续结构。这是一种最简单的物理结构,它把逻辑上连续的文件信息依次存放在连续编号的物理块中。只要知道文件在存储设备上的起始地址(首块号)和文件长度(总块数),就能很快地进行存取。这种结构的优点是访问速度快,缺点是文件长度增加困难。

    2、链接结构这种结构将逻辑上连续的文件分散存放在若干不连续的物理块中,每个物理块设有一个指针,指向其后续的物理块。只要指明文件第一个块号,就可以按链指针检索整个文件。这种结构的优点是文件长度容易动态变化,其缺点是不适合随机访问。

    3、索引结构。采用这种结构逻辑上连续的文件存放在若干不连续的物理块中,系统为每个文件建立一张索引表,索引表记录了文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号。索引表也以文件的形式存放在磁盘上。给出索引表的地址,就可以查找与文件逻辑块号对应的物理块号。如果索引表过大,可以采用多级索引结构。这种结构的优点是访问速度快,文件长度可以动态变化。缺点是存储开销大,因为每个文件有一个索引表,而索引表亦由物理块存储,故需要额外的外存空间。另外,当文件被打开时,索引表需要读入内存,否则访问速度会降低一半,故又需要占用额外的内存空间。

    4、Hash结构又称杂凑结构或散列结构。这种结构只适用于定长记录文件和按记录随机查找的访问方式。Hash结构的思想是通过计算来确定一个记录在存储设备上的存储位置,依次先后存入的两个记录在物理设备上不一定相邻。按Hash结构组织文件的两个关键问题是:定义一个杂凑函数;解决冲突;

    5、索引顺序结构,索引表每一项在磁盘上按顺序连续存放在物理块中。

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  • 常用物理结构有连续文件结构、串联文件结构、索引文件结构三种。 二、文件的三种物理结构 1. 连续文件结构(连续分配方式)  它是最简单的物理文件结构,它把一个在逻辑上连续的文件信息依次存放到物理块中。...

    一、文件的物理结构

    文件的物理结构又称为文件的存储结构,它是指文件在外存上的存储组织形式,与存储介质的存储性能有关。常用的物理结构有连续文件结构、串联文件结构、索引文件结构三种。


    二、文件的三种物理结构

    1. 连续文件结构(连续分配方式)

    它是最简单的物理文件结构,它把一个在逻辑上连续的文件信息依次存放到物理块中。如图所示,表示存放该文件的第一个块序号为10,它的长度为4,表示该文件从序号为10的块开始存储在连续的4个物理块中。

    顺序                                           

    2. 串联文件结构(链接分配方式)                               

    串联文件结构用离散分配,即非连续的物理块来存放文件信息。这些非连续的物理块之间没有顺序关系,其中每一个物理块设有一个指针,指向其后续物理块,从而使得存放同一文件的物理块链接成一个串联队列。

    如图所示,文件说明信息表示存放文件第一个的物理块号为20,该文件拥有一个指向文件首块的指针,文件首块的数据区保存文件真正的数据,指针区则指向存放该文件的下一个物理块,以此类推,采用的是类似于链表的结构表示一个存放位置不连续的文件。

     链接

     

    3. 索引文件结构(索引分配方式)

    索引文件要求系统为每个文件建立一张索引表,表中每一个栏目指出文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号。

    如图所示,索引分配方式将每个文件的所有盘块号都集中存放在一个索引表(逻辑块与物理块的映射表)中,这是个磁盘块地址数组,根据逻辑块号找到对应的物理块号,根据物理块号到磁盘找具体的数据块即可。

     索引


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  • 文件系统-文件物理结构与存储设备 文件物理结构 块:文件的存储设备通常划分为若干个大小相等的物理块,块是分配和传送信息的基本单位 字符流文件的块 对于字符流的无结构文件,每一个物理块中存放长度相等的文件...

    文件系统-文件的物理结构与存储设备

    文件的物理结构

    块:文件的存储设备通常划分为若干个大小相等的物理块,块是分配和传送信息的基本单位

    字符流文件的块

    对于字符流的无结构文件,每一个物理块中存放长度相等的文件信息

    记录式文件的块

    • 记录长度既可以是固定的,也可以是可变的
    • 但是由记录逻辑地址到物理地址的变换带来了额外的负担

    文件的物理结构

    • 文件的物理结构指文件在存储设备上的存放方法
    • 物理结构决定文件逻辑块号(逻辑地址) 到物理块号(物理地址) 的变换

    常见物理结构

    连续文件

    连续文件是一种最简单的物理文件结构,把一个在逻辑上连续的文件信息依次存放到物理块中。
    下图中,文件中标记为0,1,2,3的逻辑块号依次存放在物理块 10,11,12,13中。

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    逻辑块号到物理块号的变换:

    文件逻辑块号到物理块号的变换非常简单,因此一旦知道了文件在存储设备上的起址和文件长度,就能很快地进行存取。

    限制:

    • 建立文件时必须在文件说明信息中确定文件长度,且以后不能动态增长
    • 文件进行某些部分的删除后,会留下无法使用的零头空间。

    不适用于:

    连续文件结构不宜用于存放用户文件、数据库文件等经常被修改的文件。

    串联文件

    串联文件结构用非连续的物理块存放文件信息。
    这些非连续的物理块之间没有顺序关系,每个物理块设有一个指针,指向其后续连接的另一个物理块,存放同一文件的物理块链接成一个串联队列。

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    优点:

    • 不必在文件说明信息中指明文件的长度,只需指明该文件的第一个块号
    • 串联文件结构的另一个特点是文件长度可以动态地增长
    • 只要调整连接指针就可在任何一个信息块之间插入或删除一个信息块。

    逻辑块号与物理块号转化:

    系统沿串联队列查找与逻辑块号对应的物理块号,以实现逻辑块到物理块的转换
    1734701-20191126190805763-1512999817.png
    例如,如果用户要对逻辑块2进行操作,则系统从第一个物理块20开始,一直沿串联队列搜索到队列中逻辑块号为2的第三块时,得到其所对应的物理块号为22。

    缺点:

    • 由于串联文件结构只能按队列中的串联指针顺序搜索,因此,串联文件结构的搜索效率较低
    • 串联文件结构不适宜随机存取

    索引文件

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    索引结构要求系统为每个文件建立一张索引表,表中每一栏目指出文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号。索引表的物理地址由文件说明信息项给出。

    优点:

    • 索引文件结构既可以满足文件动态增长的要求
    • 又可以较为方便和迅速地实现随机存取

    缺点:

    • 由于使用了索引表而增加了存储空间的开销
    • 存取文件时需要至少访问存储器二次以上。其中,一次是访问索引表,另一次是根据索引表提供的物理块号访问文件信息
    • 由于存储设备的访问速度较慢,因此,如果把索引表放在存储设备上,势必大大降低文件的存取速度

    解决方案:
    多重索引

    索引表所指的物理块中存放的不是文件信息,而是装有这些信息的物理块地址。

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    文件存储设备

    常用的存储设备有磁盘、光盘、磁带等。其中磁盘又可分为硬盘和软盘。

    顺序存储设备

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    磁带是一种最典型的顺序存取设备。
    特点:只有在前面的物理块被存取访问过之后,才能存取后续的物理块的内容。
    间隙:为了在存取一个物理块时让磁带机提前加速和不停止在下一个物理块的位置上,磁带的两相邻物理块之间设计有一个间隙将它们隔开。

    与数据传输率相关的因素:

    为了在存取一个物理块时让磁带机提前加速和不停止在下一个物理块的位置上,磁带的两相邻物理块之间设计有一个间隙将它们隔开。

    • 信息密度(字符数/英寸)
    • 磁带带速(英寸/秒)
    • 块间间隙

    如果带速高,信息密度大,且所需块间隙(磁头启动和停止时间) 小的话,则磁带存取速度和数据传输率高,反之亦然。

    缺点:
    1.要花费很长的时间移动磁头,某个特定记录或物理块的存取访问与该物理块到磁头当前位置的距离有很大关系。如果距离较远,则要花费很长的时间移动磁头。
    2.如果按随机方式或按关键字存取方式存取磁带上的文件信息,其效率不会很高

    优点:
    磁带存取设备具有容量大,顺序存取方式时存取速度高等优点。

    直接存取设备

    允许文件系统直接存取磁盘上的任意物理块

    为了存取一个特定的物理块,磁头直接移动到所要求的位置上,不需要像顺序存取那样事先存取其他的物理块。

    例子:
    磁盘机

    磁盘机一般由一些磁盘片组成的磁盘组组成。
    其中每个磁盘片对应一个装有读/写 磁头的磁头臂,磁头臂上的两个读/写磁头分别对磁盘片的上下两面进行读写。
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    系统在对磁盘进行初始化处理时,把每个磁盘片分割成一些大小相等的扇区。
    在磁盘转动时经过读/写 磁头所形成的圆形轨迹称为磁道。由于磁头臂可沿半径方向移动,因此,磁盘上有多条磁道。
    所有磁盘片的相同磁道称为一个柱面,因此,磁盘上每个物理块的位置可用柱面号、磁头号和扇区号表示,这些地址和物理块号一一对应。

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  • 文件的逻辑结构和物理结构辨析

    千次阅读 多人点赞 2018-12-14 16:16:13
    物理结构:指文件在外存上的存储组织形式。这不仅和存储介质的存储性能有关,还与所采用的外存分配方式有关。 这里首先关注逻辑结构:实际上讲的就是在文件的内部,逻辑上数据是如何被组织起来的。 2.逻辑结构 ...

    1.基本概念

    逻辑结构:指一个文件在用户面前所呈现的形式。又称文件组织。

    物理结构:指文件在外存上的存储组织形式。这不仅和存储介质的存储性能有关,还与所采用的外存分配方式有关。

    这里首先关注逻辑结构:实际上讲的就是在文件的内部,逻辑上数据是如何被组织起来的。 

    2.逻辑结构

    逻辑结构有两种形式:①记录式文件(有结构式文件).②字符流式文件(无结构式文件),也称流式文件。

    其中,有结构文件即记录式文件是由一条条的记录构成的。根据用户和系统管理的需要,有多种方式组织这些记录。

    1) 顺序文件,一系列记录按某种顺序排列所形成的文件。下面分别是对于定长和变长的顺序文件的模型


    2) 索引文件,建立一张索引表,每个记录在表中对应一个索引项,索引项按照记录中的某个关键字域排序


    3) 索引顺序文件,是顺序文件和索引文件结合的产物。 将顺序文件中的所有记录分为若干组;为顺序文件建立一张索引表,每组的第一个记录在索引表中有对应表项。 查找任意记录时,先据关键字查索引表(此时可采用各种查找算法),找到所在组的第一个记录,之后顺序查找该组。索引文件中,可将关键字域中的取值划分若干个区间,每个区间对应一个索引项,后者指向该区间的开头记录。 新纪录暂时保存在溢出文件中,定期归并入主文件。

    不管文件内部的记录是怎样被组织的,每一个记录被安排的位置反映的都是每一个记录对于整个文件的相对的位置。当整个文件按照某一种组织方式组织起来的时候,我们把它视为一个大的整体,不再考虑文件内部逻辑的组织,现在要考虑的是如何把这一个文件存入外存。

    3.物理结构(不仅和存储介质的存储性能有关,还与所采用的外存分配方式有关

    磁带是一种顺序存取设备,对磁带上的用户文件信息只能顺序访问。故磁带文件的物理结构也只能是将文件连续地存放在磁带上(分配方式),也即,磁带文件的物理结构只有一种----顺序结构(物理结构)。

    根据磁盘设备的物理特性,对磁盘上的文件,既可以顺序存取,也可以随机(直接)存取。

    因为磁盘比较强,所以,我们主要研究它,磁盘常用的外存分配方法有连续分配、链接分配索引分配三种。采用不同的分配方式时,将形成不同的文件物理结构。

    连续分配方式对应顺序式文件结构(连续式文件结构),链接分配方式形成链接式文件结构,索引分配方式将形成索引式文件结构。有的系统(如DOS操作系统)对三种方法都支持,但是更普遍的是一个系统只提供一种方法的支持

    注意:
    连续文件可采用顺序存取,也可以随机存取,物理结构为顺序结构的文件,若存放在顺序存储介质(如磁带),则只能顺序存取;若存放于随机存储介质(如磁盘、磁鼓)上,则文件可顺序存取,也可以随机存取。

    存放于随机存储介质(如磁盘、磁鼓)上时,
    隐式链接文件结构只能按队列中的链接指针顺序搜索,因此搜索效率低,链接结构的存取的方法只能顺序存取,不能随机存取。
    显式链接文件结构存取的方法能顺序存取,能随机存取。
    索引文件结构,可顺序存取,也可随机存取。

     

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