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  • 操作系统 位示图

    千次阅读 多人点赞 2019-07-16 14:25:29
    位示图是操作系统中一种管理空闲存储空间的方法。管理空闲除使用示图法还可用:空闲区表法,空闲链表法,成组链接法 1.空闲区表法 空闲表法属于连续分配方法。它与内存管理的动态分区分配方法雷同。 将外存...

    位示图是操作系统中一种管理空闲存储空间的方法。管理空闲除使用位示图法还可用:空闲区表法,空闲链表法,成组链接法

    1.空闲区表法

      空闲表法属于连续分配方法。它与内存管理中的动态分区分配方法雷同。

    将外存空间上一个连续未分配区域称为“空闲区”。操作系统为磁盘外存上所有空闲区建立一张空闲表,每个表项对应一个空闲区,空闲表包含“序号,第一空闲盘块号,空闲盘块数”等信息。它适用于连续文件结构。

     

    它为每个文件分配一个连续的存储空间。系统为外存上的所有空闲区建立一张空闲表,每个空闲区对应于一个空闲表项。

    2.空闲链表法

    是将所有的空闲盘区拉成一条空闲链。根据构成链的基本元素的不同,可有两种链表方式:空闲盘块,空闲盘区链

          空闲盘块链:它是将磁盘上的所有空闲存储空间,以盘块为基本元素拉成一条链。优点是用于分配和回收一个盘块的过程非常简单;缺点是空闲盘块链可能很长。

           空闲盘区链:这是将磁盘上的所有空闲盘区(每个盘区可包含若干个盘块)拉成一条链。在每个盘区上除了含有用于指示下一个空闲盘区的指针外,还应标有指明本盘区大小(盘块数)的信息。这方法分配和回收过程较复杂,但空闲盘区链较短

    3.位示图法

       这种方法是在外存上建立一张位示图(bitmap),记录文件存储器的适用情况。每一位仅对应文件存储器上的一个物理快,取值0和1分别表示空闲和占用。文件存储器上的物理快依次编号为:0,1,2,.......。

    位示图是利用二进制的一位来表示磁盘中一个盘块的使用情况。当其值为“0”时,表示对应的盘块空闲;为“1”时表示已分配。由所有盘块对应的位构成一个集合,称为位示图。位示图也可描述为一个二位数组map:Var map:array[1......m,1......n]of bit;

    盘块的分配

       根据位示图进行盘块分配时,可分三步进行:

        顺序扫描位示图,从中找出一个或一组值均为“0”的二进制位;

          将找到的二进制位,转换成与之相应的盘块号;

          修改位示图,令map[i,j]=1.

    盘块的回收

        盘块的回收分两步:

           将回收盘块的盘块号转换成位于图中的行号和列号。转换公式为:

    i=(b-1)DIVn+1

    j=(b-1)MODn+1

    修改位示图令map[i,j]=0.

     

     

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  • 4、文件存储空间管理思维导图文件的初始化和划分文件存储空间管理方法1、存储空间管理——空闲表法2、存储空间管理——空闲链表法3、存储空间管理——位示图法4、存储空间管理——成组链接法 思维导图 文件的初始化...

    思维导图

    在这里插入图片描述

    文件的初始化和划分

    在这里插入图片描述

    物理磁盘分为多个文件卷
    文件卷分为目录区和文件区
    文件区:存放文件数据
    目录区:存放文件目录信息(FCB)、用于磁盘存储空间管理的信息

    文件存储空间管理方法

    1、存储空间管理——空闲表法

    在这里插入图片描述

    用一张表来记录磁盘中的空闲块,空间的回收和分配都只需要对该表进行操作即可

    2、存储空间管理——空闲链表法

    在这里插入图片描述

    空闲盘块链:
    在这里插入图片描述
    空闲盘区链:
    在这里插入图片描述

    3、存储空间管理——位示图法

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    用一张位图来记录每一个物理块的空闲状态,分配和回收都对位图进行操作

    4、存储空间管理——成组链接法

    超级块
    在这里插入图片描述

    成组链接法必须要有一个超级块,作为硬盘所有物理块的头指针,指向下一组空闲磁盘块。

    在这里插入图片描述

    分配:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    回收:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

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  • 文件管理系统

    2013-01-04 12:40:34
    内存开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储分区,其上实现一个简单的基于多级目录的单用户单任务系统文件系统退出该文件系统的使用时,应将该虚拟文件系统以一个Windows 文件的方式保存到磁盘上,以便下次...
  • 系统分析师重点与难点:位示图

    千次阅读 2013-09-27 23:14:00
    位示图法近年的系统分析师考试出现较为频繁,属于考试重点,该考点涉及的知识点的难度并不大,但如果考生从未学习过相关知识就很容易出错。故笔者从《系统分析师考试全程指导》与《系统分析师考试综合知识试题...
     位示图法在近年的系统分析师考试中出现较为频繁,属于考试重点,该考点涉及的知识点的难度并不大,但如果考生从未学习过相关知识就很容易出错。故笔者从《系统分析师考试全程指导》与《系统分析师考试综合知识试题分类精解》中选取部分内容以及例题组成该文,供考生参考。阅读本文即可应对相关考题。

      位示图法是操作系统中一种管理空闲存储空间的方法。管理空闲空间除使用位示图法还可用:空闲区表法、空闲链表法、成组链接法本文将详细介绍这几种方法。

      1.空闲区表法

      空闲表法属于连续分配方式。它与内存管理中的动态分区分配方式雷同。
      将外存空间上一个连续未分配区域称为“空闲区”。操作系统为磁盘外存上所有空闲区建立一张空闲表,每个表项对应一个空闲区,空闲表包含“序号,第一空闲盘块号,空闲盘块数”等信息。它适用于连续文件结构。
    系统分析师重点与难点:位示图
      它为每个文件分配一个连续的存储空间。系统为外存上的所有空闲区建立一张空闲表,每个空闲区对应于一个空闲表项。
       2.空闲链表法
      是将所有的空闲盘区拉成一条空闲链。根据构成链的基本元素的不同,可有两种链表方式:空闲盘块链、空闲盘区链。
       空闲盘块链
      它是将磁盘上的所有空闲存储空间,以盘块为基本元素拉成一条链。优点是用于分配和回收一个盘块的过程非常简单;缺点是空闲盘块链可能很长。
       空闲盘区链
      这是将磁盘上的所有空闲盘区(每个盘区可包含若干个盘块)拉成一条链。在每个盘区上除了含有用于指示下一个空闲盘区的指针外,还应标有指明本盘区大小(盘块数)的信息。这方法分配和回收过程较复杂,但空闲盘区链较短。
    3.位示图法
      这种方法是在外存上建立一张位示图(bitmap),记录文件 存储器的使用情况。每一位仅对应文件存储器上的一个物理块,取值0和1分别表示空闲和占用。文件存储器上的物理块依次编号为:0、1、2、…。
      位示图是利用二进制的一位来表示磁盘中一个盘块的使用情况。当其值为“0”时,表示对应的盘块空闲;为“1”时表示已分配。由所有盘块对应的位构成一个集合,称为位示图。位示图也可描述为一个二维数组map:Var map:array[1...m,1...n]of bit;
    系统分析师重点与难点:位示图
       盘块的分配
      根据位示图进行盘块分配时,可分三步进行:
      ·顺序扫描位示图,从中找出一个或一组值均为“0”的二进制位;
      ·将找到的二进制位,转换成与之相应的盘块号;
      ·修改位示图,令map[i,j]=1。
       盘块的回收
      盘块的回收分两步:
      ·将回收盘块的盘块号转换成位于图中的行号和列号。转换公式为:
      i=(b-1)DIVn+1
      j=(b-1)MODn+1
      ·修改位示图。令map[i,j]=0。
      例题1
      某文件管理系统在磁盘上建立了位示图(bitmap),记录磁盘的使用情况。若磁盘上的物理块依次编号为:0、1、2、…,系统中字长为32位,每一位对应文件 存储器上的一个物理块,取值0和1分别表示空闲和占用,如下图所示。
    系统分析师重点与难点:位示图
          假设将4195号物理块分配给某文件,那么该物理块的使用情况在位示图中的第__(1)__个字中描述;系统应该将__(2)__。
      (1) A. 128          B. 129          C. 130          D. 131
      (2) A. 该字的第3位置“0”          B. 该字的第3位置“1”
      C. 该字的第4位置“0”          D. 该字的第4位置“1”
       例题分析
      本题其实是一道死的计算题,与专业知识没有什么关系。
      因为物理块编号是从0开始的,所以4195号物理块其实就是第4196块。因为字长为32位,也就是说,每个字可以记录32个物理块的使用情况。4196/32=131.125,所以,4195号物理块应该在第131个字中(字的编号也是从0开始计数)。那么,具体在第131个字的哪一位呢?到第130个字为止,共保存了131*32=4192个物理块(0~4191),所以,第4195块应该在第131个字的第3位记录(要注意:0是最开始的位)。因为系统已经将4195号物理块分配给某文件,所以其对应的位要置1。
       例题答案
      DB
       例题2
      某磁盘盘组共有10个盘面,每个盘面上有100个磁道,每个磁道有32个扇区,假定物理块的大小为2个扇区,分配以物理块为单位。若使用位图(bitmap)管理磁盘空间,则位图需要占用__(3)__字节空间。若采用空白文件管理磁盘空间,且空白文件目录的每个表项占用5个字节,则当空白文件数目大于__(4)__时,空白文件目录占用的字节数大于位图占用的字节数。
      (3)A. 32000          B. 3200        C. 2000          D. 1600
      (4)A. 400            B. 360            C. 320            D. 160
       例题分析
      位图(位示图)用二进制位表示磁盘中的一个盘块的使用情况,0表示空闲,1表示已分配。磁盘上的所有盘块都与一个二进制位相对应,由所有的二进制位构成的集合,称为位图。位图法的优点是很容易找到一个或一组相邻的空闲盘块。位图小,可以把它保存在内存中,从而节省了磁盘的启动操作。
      已知磁盘盘组共有10个盘面,每个盘面上有100个磁道,每个磁道有32个扇区,则一共有10*100*32=32000个扇区。试题又假定物理块的大小为2个扇区,分配以物理块为单位,即一共有16000个物理块。因此,位图所占的空间为16000/8=2000字节。
      若采用空白文件管理磁盘空间,且空白文件目录的每个表项占用5个字节,2000/5=400,因此,则当空白文件数目大于400时,空白文件目录占用的字节数大于位图占用的字节数。
       例题答案
      CA
      4.成组链接法
      在UNIX系统中,将空闲块分成若干组,每100个空闲块为一组,每组的第一个空闲块登记了下一组空间块的物理盘块号和空闲块总数,假如一个组的第一个空闲块号等于0的话,有特殊的含义,意味着该组是最后一组,即无下一组空闲块。
      空闲表法和空闲链法,都不适合用在大型文件系统中。在UNIX中采用的成组链接法兼备了两种方法的优点而克服了两种方法均有的、表太长的缺点。
       空闲盘块的组织
      空闲盘块号栈。
      文件区中的所有空闲盘块,被分成若干个组。
      ·将每一组含有的盘块总数N和该组所有的盘块号,记入其前一组的第一个盘块的
      S.free(0)~S.free(99)中。
      ·将第一组的盘块总数和所有的盘块号,记入空闲盘块号栈中。
      ·最末一组只有99个盘块,盘块号记入其前一组第一盘块的S.free(1)~S.free(99)中。
      而在S.free(0)中存放“0”,作为空闲盘块链的结束标志。
       空闲盘块的分配与回收
      当系统要为用户分配文件所需的盘块时,需调用盘块分配过程来完成。
      在系统回收空闲盘块时,需调用盘块回收过程进行回收。
    展开全文
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  • Linux 文件系统概述

    千次阅读 2011-12-14 00:01:27
    linux有很多种文件系统,如,ext2,ext3,ext3,sysfs,procfs等。每种文件系统都有自己的特性。... 1显示了用户空间和内核文件系统相关的主要组件之间的关系    1文件系统的体系结构
     
           linux中有很多种文件系统,如,ext2,ext3,ext3,sysfs,procfs等。每种文件系统都有自己的特性。 
    

           linux文件系统体系结构通过使用一组通用的API函数,实现了对不同具体文件系统的抽象化。

    一、文件系统的体系结构

            图1中显示了用户空间和内核中与文件系统相关的主要组件之间的关系

     

            图1文件系统的体系结构

           用户空间包含一些应用程序(例如,文件系统的使用者)和 GNU C 库(glibc),它们为文件系统调用(打开、读取、写和关闭)提供用户接口。系统调用接口的作用就像是交换器,它将系统调用从用户空间发送到内核空间中的适当端点。

    VFS 是底层文件系统的主要接口。这个组件导出一组接口,然后将它们抽象到各个文件系统,各个文件系统的行为可能差异很大。有两个针对文件系统对象的缓存(inode 和 dentry)。它们缓存最近使用过的文件系统对象。

    二、文件系统的主要结构

           文件系统中主要有四种数据结构,分别是超级块对象(superblock)、索引节点对象(inode)、目录项对象(dentry )和文件对象(file)。

           超级块对象(super_block):存储一个已安装的文件系统的控制信息(文件系统的状态、文件系统类型、块大小、区块数、索引节点数、脏标志、操作方法),它代表一个已安装的文件系统;每次一个实际的文件系统被安装时,内核会从磁盘的特定位置(磁盘的超级块位置)读取一些控制信息来填充内存中的超级块对象。

           索引节点对象(inode):存储了文件和目录的相关信息(和文件本身是两个不同的概念。它包含的是诸如文件的大小、拥有者、创建时间、磁盘位置、文件操作方法、脏标示等和文件相关的信息),代表一个实质的文件,在磁盘保存有该对象。当一个文件首次被访问时,内核会在内存中组装相应的索引节点对象,以便向内核提供对一个文件进行操作时所必需的全部信息。

           目录项对象(dentry):它代表一个目录项(包括该目录对象对应的索引节点,子目录链表,父目录目录项对象,与它同级的目录的目录项对象链表,使用计数,缓存标志),是路径的一个组成部分(注:路径中的每个组成部分都由一个索引节点对象表示)。该对象只存放在内存中。

           文件对象(file):是已打开的文件在内存中的表示(包括相应的目录项对象、使用计数、访问模式、当前偏移量、操作方法等),主要用于建立进程和磁盘上的文件的对应关系。它由sys_open() 现场创建。

           当三个不同的进程打开相同的文件时,其中两个使用相同路径,如图2所示。

             

           图2进程与file、dentry,inode,super_block的关系

    这种情况下, 三个进程都拥有自己的file对象,其中两个使用相同路径的共用一个dentry对象,这两个dentry对象指向同一个inode对象,对应唯一的一个超级块对象,和同一个磁盘文件。

    其他主要的数据结构还有:

           file_system_type:用于描述具体的文件系统的类型信息,所以被Linux支持的文件系统,都有且仅有一个file_system_type结构而不管它有零个或多个实例被安装到系统中。如ext2,ext3,NFS。

           安装点(vfsmount):当一个文件系统被实际安装,就有一个vfsmount结构体被创建,这个结构体对应一个安装点。与超级块一样(即与超级块是一一对应的),但没有存放在磁盘中。它包括安装点的相关信息,如位置和安装标志等。

     

    三、文件系统的使用

           (1) 文件系统的创建(mkfs.xxx)

    即是存储设备建立文件系统的过程,一般也被称为格式化或初始化,通过一些初始化工具来进行。一般的情况下每个类型的操作系统都有这方面的工具,也有多功能的第三方工具。在Linux中有 mkfs系列工具

    [root@RedHat ~]# mkfs.
    mkfs.cramfs   mkfs.ext3     mkfs.ext4dev  mkfs.vfat
    mkfs.ext2     mkfs.ext4     mkfs.msdos

           (2)文件系统的挂载(mount):

    这一过程可简单描述为:将某一设备(dev_name)上某一文件系统(file_system_type)安装到VFS目录树上的某一安装点(dir_name)。

           (3) 其他操作:目录操作,目录创建、目录删除等操作,及其文件操作等。

    后续会慢慢分析相关技术点。

    展开全文
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在文件系统中位示图可用于