浅谈操作系统——文件的物理结构

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文件的物理结构是指文件在物理存储介质上的结构

  1. 连续结构
  2. 链接结构
  3. 索引结构

连续结构

连续结构: 一个文件的全部信息存放在外存的一片连续编号的物理块中,或称连续文件。

  • 存放在磁带上的文件一般采用连续结构,而存放在磁盘上的文件可采用连续结构,也可采用别的结构。

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  • 建立连续文件时要求用户给出文件的最大长度,以便系统为文件分配足够的存储空间,并在相应表格中登记文件的起始位置和长度。

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image.png 优点:

  • 简单
  • 支持顺序存取和随机存取顺序存取速度快
  • 所需的磁盘寻道次数和寻道时间最少

缺点:

  • 文件不易动态增长
    • 预留空间:浪费
    • 重新分配和移动
  • 不利于文件插入和删除
  • 外部碎片问题

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存储压缩技术

链接结构

  • 是一种非连续的结构
  • 存放文件信息的每一物理块中有一个指针,指向下一个物理块,这个指针的长度由物理设备的容量决定,通常放在该物理块的开头或结尾。

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  • 链接结构的文件适用于顺序存取。

  • 因为要获得某一块的块号,必须读取上一物理块,因此要随机地存取信息就较为困难。

  • 优点

    • 提高了磁盘空间利用率﹐不存在外部碎片问题·有利于文件插入和删除
    • 有利于文件动态扩充
  • 缺点

    • 存取速度慢,不适于随机存取
    • 链接指针占用一定的空间
    • 可靠性问题,如指针出错

链接结构的变形——显式链接

文件分配表(FAT)

将盘块中的链接指针按盘块号的 顺序集中起来,构成盘文件映射表/文件分配表。利用FAT来方便地进行随机存取。

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FAT也要占用一定的存储空间,若盘的容量较大,也可能占用较多的存储空间。在进行文件访问时,可能在内存中装不下整个FAT ,这样就会造成若要读某块文件信息时,还要读盘块映射表的操作,影响使用效率。 FAT的实例

  • 在MS-DOS和 Windows系统中,文件的物理结构使用的是FAT结构。
  • 将磁盘空间划分为块,每块大小为扇区的整数倍。在FAT文件系统中块称为簇○
  • 一个磁盘分区能分为多少簇则FAT就有多少表项。

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索引结构

  • 一个文件的信息存放在若干不连续物理块中,系统为每个文件建立一个专用数据结构―—索引表,并将这些块的块号存放在索引表中。
  • 一个索引表就是磁盘块地址数组,其中第i个条目指向文件的第i块。

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保持了链接结构的优点,又解决了其缺点,优点如下:

  • 即能顺序存取,又能随机存取
  • 满足了文件动态增长﹑插入删除的要求
  • 能充分利用外存空间

缺点

  • 索引表本身带来了系统开销
  • 对于中小型文件索引块的利用率低