文件存储空间现代管理p

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1、166文件存储空间的管理文件存储空间的管理p2056.6.1 外存空间管理1. 空闲块表（空白文件目录） 将所有空闲块记录在一个表中，即空闲块表2. 空闲块链表 把所有空闲块链成一个链3. 位图法 用一串二进制位反映磁盘空间中分配使用情况, 每个物理块对应一位, 分配物理块为1，否则为021. 空白的文件目录一一一一个个个个连连连连续续续续的的的的未未未未分分分分配配配配区区区区域域域域称称称称为为为为“空空空空白白白白文文文文件件件件” ，系系系系统统统统为为为为所所所所有有有有这这这这些些些些“空空空空白白白白文文文文件件件件”单单单单独独独独建建建建立立立立一一一一个个个个目目目目录录录

2、录。每每每每个个个个空空空空白白白白文文文文件件件件，在在在在目目目目录录录录中中中中建建建建立立立立一一一一个个个个表表表表目目目目。表表表表目目目目的的的的内内内内容容容容包包包包括括括括：第第第第一一一一空白物理块的地址（块号）、空白块的数目。空白物理块的地址（块号）、空白块的数目。空白物理块的地址（块号）、空白块的数目。空白物理块的地址（块号）、空白块的数目。当当当当请请请请求求求求分分分分配配配配存存存存储储储储空空空空间间间间时时时时，系系系系统统统统依依依依次次次次扫扫扫扫描描描描空空空空白白白白文文文文件件件件目目目目录录录录的表目，直到找到一个合适的空白文件为止的表目，直到找

3、到一个合适的空白文件为止的表目，直到找到一个合适的空白文件为止的表目，直到找到一个合适的空白文件为止当当当当用用用用户户户户撤撤撤撤消消消消一一一一个个个个文文文文件件件件时时时时，系系系系统统统统回回回回收收收收该该该该文文文文件件件件所所所所占占占占用用用用的的的的空空空空间间间间。扫扫扫扫描描描描目目目目录录录录，寻寻寻寻找找找找一一一一个个个个空空空空表表表表目目目目，并并并并将将将将释释释释放放放放空空空空间间间间的的的的第第第第一物理号及它所占的物理块数填到这个表目中。一物理号及它所占的物理块数填到这个表目中。一物理号及它所占的物理块数填到这个表目中。一物理号及它所占的物理块数填到

4、这个表目中。3 空白的文件目录（续）仅当有少量的空白区时才有较好的效果如果存取空间中有着大量的小的空白区，则其目录变得很大，因而效率大为降低。这种分配技术适用于建立连续文件。 序号第一空白块号空白块个数物理块号124（2，3，4，5）293（9，10，11）3155（15，16，17，18，19）442. 空闲块链 把其中所有的“空白块” 链在一起。创建文件需要一个或几个物理块时，就从链头依次取下一块或几块。回收文件时回收块链到空白链上。53 位示图法常用的管理存储空间的办法是建立一张位示图，以反映整个存取空间的分配请况用一串二进制位反映磁盘空间中分配使用情况, 每个物理块对应一位, 1表示对

5、应的物理块已分配，0表示其对应的块未分配申请物理块时，可以在位示图中查找为0的位，返回对应物理块号归还时；将对应位转置0描述能力强，适合各种物理结构61) 1) 位示图位示图 位示图 72) 盘块的分配 (1)顺序扫描位示图，从中找出一个或一组其值为“0”的二进制位(“0”表示空闲时)。 (2) 将所找到的一个或一组二进制位， 转换成与之相应的盘块号。假定找到的其值为“0”的二进制位，位于位示的第i行、第j列，则其相应的盘块号应按下式计算： b=n(i-1)+j式中，n代表每行的位数。 (3) 修改位示图， 令mapi,j=1。 83) 盘块的回收 (1) (1) (1) (1) 将将将将回回

6、回回收收收收盘盘盘盘块块块块的的的的盘盘盘盘块块块块号号号号转转转转换换换换成成成成位位位位示示示示图图图图中的行号和列号。转换公式为：中的行号和列号。转换公式为：中的行号和列号。转换公式为：中的行号和列号。转换公式为： i=( i=( i=( i=(b b b b-1)DIV -1)DIV -1)DIV -1)DIV n n n n+1+1+1+1 j=( j=( j=( j=(b b b b-1)MOD -1)MOD -1)MOD -1)MOD n n n n+1+1+1+1 (2) (2) (2) (2) 修改位示图。修改位示图。修改位示图。修改位示图。 令令令令map map map

7、map i,ji,ji,ji,j=0=0=0=0。 96.6.2 成组链接法p2081.空闲盘块的组织空闲盘块的组织空闲盘块的成组链接法空闲盘块的成组链接法10分配和回收的算法如下：分配和回收的算法如下：分配和回收的算法如下：分配和回收的算法如下：1 1 1 1分配一个空闲块分配一个空闲块分配一个空闲块分配一个空闲块查查查查L L L L单元内容（空闲块数）：单元内容（空闲块数）：单元内容（空闲块数）：单元内容（空闲块数）：当空闲块数当空闲块数当空闲块数当空闲块数1111 i : i : i : i : L L L L空闲块数；空闲块数；空闲块数；空闲块数；从从从从i i i i单元得到一空闲

8、块号；单元得到一空闲块号；单元得到一空闲块号；单元得到一空闲块号；把该块分配给申请者；把该块分配给申请者；把该块分配给申请者；把该块分配给申请者；空闲块数减空闲块数减空闲块数减空闲块数减1 1 1 1。当空闲块数当空闲块数当空闲块数当空闲块数1 1 1 1 取出取出取出取出L L L L1 1 1 1单元内容（一组的第一块块号或单元内容（一组的第一块块号或单元内容（一组的第一块块号或单元内容（一组的第一块块号或0 0 0 0）；）；）；）；其值其值其值其值0 0 0 0 无空闲块，申请者等待无空闲块，申请者等待无空闲块，申请者等待无空闲块，申请者等待 不等于零不等于零不等于零不等于零 把该块内

9、容复制到专用块；把该块内容复制到专用块；把该块内容复制到专用块；把该块内容复制到专用块；该块分配给申请者；该块分配给申请者；该块分配给申请者；该块分配给申请者；把专用块内容读到主存把专用块内容读到主存把专用块内容读到主存把专用块内容读到主存L L L L开始的区域。开始的区域。开始的区域。开始的区域。2. 空闲盘块的分配与回收112 2归还一块归还一块查查L L单元的空闲块数；单元的空闲块数；当空闲块数当空闲块数100100 空闲块数加空闲块数加1 1；j : j : L L空闲块数；空闲块数；归还归还块号填入块号填入j j单元单元。当空闲块数当空闲块数100100 把主存中登记的信息写入归还

10、块中；把主存中登记的信息写入归还块中；把归还块号填入把归还块号填入L L1 1单元；单元； 将将L L单元置成单元置成1 1。126.7文件共享和保护文件共享和保护6.7.1. 文件共享1.1.文件共享形式与目的文件共享形式与目的文件共享形式与目的文件共享形式与目的1 1 1 1）定义）定义）定义）定义 : : : : 一个文件被多个用户或程序使用一个文件被多个用户或程序使用一个文件被多个用户或程序使用一个文件被多个用户或程序使用2 2 2 2）共享形式：）共享形式：）共享形式：）共享形式： 被多个用户使用，由存取权限控制被多个用户使用，由存取权限控制被多个用户使用，由存取权限控制被多个用户使

11、用，由存取权限控制 被多个程序使用，但各用自己的读写指针被多个程序使用，但各用自己的读写指针被多个程序使用，但各用自己的读写指针被多个程序使用，但各用自己的读写指针 被多个程序使用，但共享读写指针被多个程序使用，但共享读写指针被多个程序使用，但共享读写指针被多个程序使用，但共享读写指针 多个用户用相同或不同的名字来访问同一文件。多个用户用相同或不同的名字来访问同一文件。多个用户用相同或不同的名字来访问同一文件。多个用户用相同或不同的名字来访问同一文件。3 3 3 3）目的）目的）目的）目的: : : :节省时间和存储空间，减少了用户工作量；节省时间和存储空间，减少了用户工作量；节省时间和存储空

12、间，减少了用户工作量；节省时间和存储空间，减少了用户工作量；进程间通过文件交换信息进程间通过文件交换信息进程间通过文件交换信息进程间通过文件交换信息132.文件共享的实现1)建立值班目录 由系统目录实现对文件的共享 用户通过全路径名共享地访问这些文件2)采用链访技术对要共享的文件进行连接: 通过“连接（Link）”命令，在用户自己的目录项中对要共享的文件建立起相应的表目，即建立两个文件的等价关系143) 基于索引结点的共享方式索引结点的使用：文件目录中只设置文件名及指向相应索引结点的指针；文件的物理地址及其它的文件属性等信息只存放在索引结点中；新的盘块号、文件长度、链接计数等。 基于索引结点的

13、共享方式 15进程进程进程进程B B链接前后的情况链接前后的情况链接前后的情况链接前后的情况 另外在索引结点中增加链接计数另外在索引结点中增加链接计数另外在索引结点中增加链接计数另外在索引结点中增加链接计数count,count,count,count,表示共享的表示共享的表示共享的表示共享的用户数用户数用户数用户数, , , ,删除时必须删除时必须删除时必须删除时必须count=0count=0count=0count=0，方可。方可。方可。方可。163. 利用符号链实现文件共享 共享某文件时，创建一新文件，并加到用户目录中，共享某文件时，创建一新文件，并加到用户目录中，共享某文件时，创建一

14、新文件，并加到用户目录中，共享某文件时，创建一新文件，并加到用户目录中，该文件仅包含被链接文件该文件仅包含被链接文件该文件仅包含被链接文件该文件仅包含被链接文件F F F F的路径名的路径名的路径名的路径名，称该链接方法为，称该链接方法为，称该链接方法为，称该链接方法为符号链接。该方式中，只有符号链接。该方式中，只有符号链接。该方式中，只有符号链接。该方式中，只有文件主才拥有指向其索引结文件主才拥有指向其索引结文件主才拥有指向其索引结文件主才拥有指向其索引结点的指针点的指针点的指针点的指针，其它，其它，其它，其它共享的用户只有该文件的路径名共享的用户只有该文件的路径名共享的用户只有该文件的路径

15、名共享的用户只有该文件的路径名。符号链与符号链接符号链与符号链接符号链与符号链接符号链与符号链接LinkLink类型的文件类型的文件类型的文件类型的文件。由系统创建一个同名的由系统创建一个同名的由系统创建一个同名的由系统创建一个同名的LinkLink类型新文件，新文件中包类型新文件，新文件中包类型新文件，新文件中包类型新文件，新文件中包含被链接（共享）文件的路径名。含被链接（共享）文件的路径名。含被链接（共享）文件的路径名。含被链接（共享）文件的路径名。OSOS对对对对LinkLink类型文件的操作进行截获，并解释执行。类型文件的操作进行截获，并解释执行。类型文件的操作进行截获，并解释执行。类

16、型文件的操作进行截获，并解释执行。只有文件主才拥有指向文件索引结点的指针。只有文件主才拥有指向文件索引结点的指针。只有文件主才拥有指向文件索引结点的指针。只有文件主才拥有指向文件索引结点的指针。174.符号链实现文件共享优缺点优点：方便地链接任一文件（用路径名）优点：方便地链接任一文件（用路径名）优点：方便地链接任一文件（用路径名）优点：方便地链接任一文件（用路径名）缺点：访问共享文件时开销大（多次读盘，消费盘空缺点：访问共享文件时开销大（多次读盘，消费盘空缺点：访问共享文件时开销大（多次读盘，消费盘空缺点：访问共享文件时开销大（多次读盘，消费盘空间），每一共享文件都要增加一文件名（因路径名各

17、间），每一共享文件都要增加一文件名（因路径名各间），每一共享文件都要增加一文件名（因路径名各间），每一共享文件都要增加一文件名（因路径名各不相同）不相同）不相同）不相同）CBADBADEFAGKNJKMJFHACA186.7.2 文件的保护机制文件保护是指防止文件被破坏，它包括两个方面：文件保护是指防止文件被破坏，它包括两个方面：文件保护是指防止文件被破坏，它包括两个方面：文件保护是指防止文件被破坏，它包括两个方面：防止系统崩溃防止系统崩溃防止系统崩溃防止系统崩溃所造成的文件破坏；所造成的文件破坏；所造成的文件破坏；所造成的文件破坏；防止其他用户的非法操作防止其他用户的非法操作防止其他用户的非

18、法操作防止其他用户的非法操作所造成的文件破坏。所造成的文件破坏。所造成的文件破坏。所造成的文件破坏。 防止系统崩溃造成文件破坏防止系统崩溃造成文件破坏防止系统崩溃造成文件破坏防止系统崩溃造成文件破坏-定时转储定时转储定时转储定时转储 操作系统专门为文件设置了档案属性，用以指明该文件是否操作系统专门为文件设置了档案属性，用以指明该文件是否操作系统专门为文件设置了档案属性，用以指明该文件是否操作系统专门为文件设置了档案属性，用以指明该文件是否被备份过。被备份过。被备份过。被备份过。操作系统往往也提供备份和转储工具以方便用户转储，如操作系统往往也提供备份和转储工具以方便用户转储，如操作系统往往也提供

19、备份和转储工具以方便用户转储，如操作系统往往也提供备份和转储工具以方便用户转储，如DOSDOS的的的的XCOPYXCOPY命令、命令、命令、命令、BACKUPBACKUP命令和命令和命令和命令和RESTORERESTORE命令，命令，命令，命令，WindowsWindows的备份工具，的备份工具，的备份工具，的备份工具，UnixUnix的的的的compresscompress命令、命令、命令、命令、tartar命令、命令、命令、命令、barbar命命命命令等。令等。令等。令等。第三方公司也提供这样一些备份工具，比较著名的有第三方公司也提供这样一些备份工具，比较著名的有第三方公司也提供这样一些备

20、份工具，比较著名的有第三方公司也提供这样一些备份工具，比较著名的有arjarj、lhalha、winzipwinzip等等。一些应用程序本身也携带备份工具，如数据库管等等。一些应用程序本身也携带备份工具，如数据库管等等。一些应用程序本身也携带备份工具，如数据库管等等。一些应用程序本身也携带备份工具，如数据库管理系统。另外，一些备份工具甚至支持自动定时转储。理系统。另外，一些备份工具甚至支持自动定时转储。理系统。另外，一些备份工具甚至支持自动定时转储。理系统。另外，一些备份工具甚至支持自动定时转储。 对拥有权限的用户，应该让其进行相应操作对拥有权限的用户，应该让其进行相应操作对拥有权限的用户，应

21、该让其进行相应操作对拥有权限的用户，应该让其进行相应操作，否则，应禁止，否则，应禁止，否则，应禁止，否则，应禁止防止其他用户冒充对文件进行操作防止其他用户冒充对文件进行操作防止其他用户冒充对文件进行操作防止其他用户冒充对文件进行操作实现：实现：实现：实现： * * * * 用户验证用户验证用户验证用户验证 * * * * 存取控制存取控制存取控制存取控制19文件的存取控制文件的存取控制文件的存取控制文件的存取控制 规定不同的用户对文件的访问具有不同的权限，以防止文规定不同的用户对文件的访问具有不同的权限，以防止文规定不同的用户对文件的访问具有不同的权限，以防止文规定不同的用户对文件的访问具有不

22、同的权限，以防止文件被未经文件主同意的用户访问。件被未经文件主同意的用户访问。件被未经文件主同意的用户访问。件被未经文件主同意的用户访问。1 1、访问控制矩阵、访问控制矩阵、访问控制矩阵、访问控制矩阵-系统一个系统一个系统一个系统一个 一维列出使用该文件系统的全部用户，另一维列出存入系统的全一维列出使用该文件系统的全部用户，另一维列出存入系统的全一维列出使用该文件系统的全部用户，另一维列出存入系统的全一维列出使用该文件系统的全部用户，另一维列出存入系统的全部文件。部文件。部文件。部文件。 一目了然，但过于庞大。一目了然，但过于庞大。一目了然，但过于庞大。一目了然，但过于庞大。 为节省存储、方便

23、实现，可以它线性化成存取控制表，当用为节省存储、方便实现，可以它线性化成存取控制表，当用为节省存储、方便实现，可以它线性化成存取控制表，当用为节省存储、方便实现，可以它线性化成存取控制表，当用户户户户X X对文件对文件对文件对文件Y Y有存取权，则在该表中插入一个元组，否则不执行有存取权，则在该表中插入一个元组，否则不执行有存取权，则在该表中插入一个元组，否则不执行有存取权，则在该表中插入一个元组，否则不执行插入。插入。插入。插入。 202 2、存取控制表、存取控制表、存取控制表、存取控制表-以文件为单位建立，可放入文件目录以文件为单位建立，可放入文件目录以文件为单位建立，可放入文件目录以文件

24、为单位建立，可放入文件目录 对用户按权限分类，指定每类用户的操作权限即可。对用户按权限分类，指定每类用户的操作权限即可。对用户按权限分类，指定每类用户的操作权限即可。对用户按权限分类，指定每类用户的操作权限即可。 RWX_RWX_分别描述操作限制，可以存放在索引结点中。分别描述操作限制，可以存放在索引结点中。分别描述操作限制，可以存放在索引结点中。分别描述操作限制，可以存放在索引结点中。不难看出，存取控制表的存储量和检索开销也不小。不难看出，存取控制表的存储量和检索开销也不小。不难看出，存取控制表的存储量和检索开销也不小。不难看出，存取控制表的存储量和检索开销也不小。改进：改进：改进：改进：把

25、用户划分为几类，如：文件属主、合作者、其他把用户划分为几类，如：文件属主、合作者、其他把用户划分为几类，如：文件属主、合作者、其他把用户划分为几类，如：文件属主、合作者、其他用户，规定这几类用户对文件的存取权限并把它保存用户，规定这几类用户对文件的存取权限并把它保存用户，规定这几类用户对文件的存取权限并把它保存用户，规定这几类用户对文件的存取权限并把它保存在文件目录项中，称之为文件属性。在文件目录项中，称之为文件属性。在文件目录项中，称之为文件属性。在文件目录项中，称之为文件属性。21Unix和Linux 把用户分为三类：属主、同组用户、其他用户；把用户分为三类：属主、同组用户、其他用户；存取

26、权限：存取权限：可读可读可读可读r r、可写、可写、可写、可写w w、可执行、可执行、可执行、可执行x x，目录项中的文件属性共有，目录项中的文件属性共有，目录项中的文件属性共有，目录项中的文件属性共有1010位：位：位：位：-rwxrwxrwx-rwxrwxrwx其中：其中：其中：其中：l l l l 第第第第1 1位：表示文件是普通文件位：表示文件是普通文件位：表示文件是普通文件位：表示文件是普通文件(-)(-)，还是目录文件，还是目录文件，还是目录文件，还是目录文件(d)(d)、符号链文件、符号链文件、符号链文件、符号链文件(l)(l)、设备文件、设备文件、设备文件、设备文件(b/c)(

27、b/c)。l l l l 第第第第2-42-4位：表示文件属主对文件的存取权限。位：表示文件属主对文件的存取权限。位：表示文件属主对文件的存取权限。位：表示文件属主对文件的存取权限。l l l l 第第第第5-75-7位：表示同组用户对文件的存取权限。位：表示同组用户对文件的存取权限。位：表示同组用户对文件的存取权限。位：表示同组用户对文件的存取权限。l l l l第第第第8-108-10位：表示其他用户对文件的存取权限。位：表示其他用户对文件的存取权限。位：表示其他用户对文件的存取权限。位：表示其他用户对文件的存取权限。如一个文件的属性是如一个文件的属性是如一个文件的属性是如一个文件的属性是

28、-rwxr-x-x-rwxr-x-x，表示该文件是普通，表示该文件是普通，表示该文件是普通，表示该文件是普通文件，属主对它可读、可写、可执行，同组用户对它文件，属主对它可读、可写、可执行，同组用户对它文件，属主对它可读、可写、可执行，同组用户对它文件，属主对它可读、可写、可执行，同组用户对它可读、可执行，其他用户对它只可执行。可读、可执行，其他用户对它只可执行。可读、可执行，其他用户对它只可执行。可读、可执行，其他用户对它只可执行。 223、用户权限表以用户（组）为单位将用户存取文件的权限集中管理。指一个或一组用户对所要存取的每一个文件所拥有的存取权限的集合。通常，把所有的用户权限表放在一个用

29、特定的存储键来保护通常，把所有的用户权限表放在一个用特定的存储键来保护通常，把所有的用户权限表放在一个用特定的存储键来保护通常，把所有的用户权限表放在一个用特定的存储键来保护的存储区中，且只允许存储控制验证模块访问这些权限表的存储区中，且只允许存储控制验证模块访问这些权限表的存储区中，且只允许存储控制验证模块访问这些权限表的存储区中，且只允许存储控制验证模块访问这些权限表234 4、口令及密码、口令及密码、口令及密码、口令及密码 文件保密的目的：防止文件被窃取。主要方法有设置口令和使用文件保密的目的：防止文件被窃取。主要方法有设置口令和使用文件保密的目的：防止文件被窃取。主要方法有设置口令和使

30、用文件保密的目的：防止文件被窃取。主要方法有设置口令和使用密码密码密码密码 。 口令分成两种：文件口令、终端口令口令分成两种：文件口令、终端口令口令分成两种：文件口令、终端口令口令分成两种：文件口令、终端口令 文件口令是用户为每个文件规定一个口令，它可写在文件目录文件口令是用户为每个文件规定一个口令，它可写在文件目录文件口令是用户为每个文件规定一个口令，它可写在文件目录文件口令是用户为每个文件规定一个口令，它可写在文件目录中并隐蔽起来，只是提供的口令与文件目录中的口令一致时，中并隐蔽起来，只是提供的口令与文件目录中的口令一致时，中并隐蔽起来，只是提供的口令与文件目录中的口令一致时，中并隐蔽起来

31、，只是提供的口令与文件目录中的口令一致时， 才能使用这个文件。才能使用这个文件。才能使用这个文件。才能使用这个文件。 终端口令，由系统分配或用户预先设定一个口令，仅当回答的终端口令，由系统分配或用户预先设定一个口令，仅当回答的终端口令，由系统分配或用户预先设定一个口令，仅当回答的终端口令，由系统分配或用户预先设定一个口令，仅当回答的口令相符时才能使用该终端。口令相符时才能使用该终端。口令相符时才能使用该终端。口令相符时才能使用该终端。 一个明显的缺点，当要回收某个用户的使用权时，必须更改口令，一个明显的缺点，当要回收某个用户的使用权时，必须更改口令，一个明显的缺点，当要回收某个用户的使用权时，

32、必须更改口令，一个明显的缺点，当要回收某个用户的使用权时，必须更改口令，而更改后的新口令又必须通知其他的授权用户，这无疑是不方便的。而更改后的新口令又必须通知其他的授权用户，这无疑是不方便的。而更改后的新口令又必须通知其他的授权用户，这无疑是不方便的。而更改后的新口令又必须通知其他的授权用户，这无疑是不方便的。 密密密密码码码码是是是是一一一一种种种种更更更更加加加加有有有有效效效效的的的的文文文文件件件件保保保保密密密密方方方方法法法法，它它它它将将将将文文文文件件件件中中中中的的的的信信信信息息息息翻翻翻翻译译译译成成成成密密密密码形式，使用时再解密。码形式，使用时再解密。码形式，使用时再

33、解密。码形式，使用时再解密。 在网络上进行数据传输时，为保证安全性，经常采用密码技术；在网络上进行数据传输时，为保证安全性，经常采用密码技术；在网络上进行数据传输时，为保证安全性，经常采用密码技术；在网络上进行数据传输时，为保证安全性，经常采用密码技术；246.7.3 磁盘容错技术 (1) (1) (1) (1) 通通通通过过过过存存存存取取取取控控控控制制制制机机机机制制制制来来来来防防防防止止止止由由由由人人人人为为为为因因因因素素素素所所所所造造造造成成成成的文件不安全性的文件不安全性的文件不安全性的文件不安全性。 (2) (2) (2) (2) 通通通通过过过过磁磁磁磁盘盘盘盘容容容容

34、错错错错技技技技术术术术，来来来来防防防防止止止止由由由由磁磁磁磁盘盘盘盘部部部部分分分分的的的的故障所造成的文件不安全性故障所造成的文件不安全性故障所造成的文件不安全性故障所造成的文件不安全性。 (3) (3) (3) (3) 通过通过通过通过“后备系统后备系统后备系统后备系统”来防止由来防止由来防止由来防止由自然因素所造自然因素所造自然因素所造自然因素所造成的不安全性成的不安全性成的不安全性成的不安全性。 251.第一级容错技术SFTI采用采用采用采用双份目录双份目录双份目录双份目录，双份文件分配表双份文件分配表双份文件分配表双份文件分配表及及及及写后读校验写后读校验写后读校验写后读校验等

35、。等。等。等。1 1 1 1）双份目录双份目录双份目录双份目录，双份文件分配表双份文件分配表双份文件分配表双份文件分配表FATFATFATFAT（文件分配表）：记录文件属性，物理地址等。系统每（文件分配表）：记录文件属性，物理地址等。系统每（文件分配表）：记录文件属性，物理地址等。系统每（文件分配表）：记录文件属性，物理地址等。系统每次启动时，对两份次启动时，对两份次启动时，对两份次启动时，对两份FATFATFATFAT检查是否一致。检查是否一致。检查是否一致。检查是否一致。2 2 2 2）热修复重定向和写后读校验热修复重定向和写后读校验热修复重定向和写后读校验热修复重定向和写后读校验修复重定

36、向修复重定向修复重定向修复重定向：在磁盘中划出一部分作为：在磁盘中划出一部分作为：在磁盘中划出一部分作为：在磁盘中划出一部分作为热修复重定向区热修复重定向区热修复重定向区热修复重定向区，存放坏磁道的待写数据存放坏磁道的待写数据存放坏磁道的待写数据存放坏磁道的待写数据写后读校验写后读校验写后读校验写后读校验：内存：内存：内存：内存（写）盘时，从盘读出与内存校验看（写）盘时，从盘读出与内存校验看（写）盘时，从盘读出与内存校验看（写）盘时，从盘读出与内存校验看是否一致，不一致，重写入热修复重定向区，标记坏盘块。是否一致，不一致，重写入热修复重定向区，标记坏盘块。是否一致，不一致，重写入热修复重定向区

37、，标记坏盘块。是否一致，不一致，重写入热修复重定向区，标记坏盘块。262. 第二级容错技术SFT-II1)磁盘镜像：增设一个完全相同的磁盘驱动器。 优点：磁盘驱动器发生故障时切换，仍能正常工作。 缺点：磁盘的利用率为50。磁盘镜像示意图27 2) 磁盘双工(Disk Duplexing) 图 6-27 磁盘双工示意 将两台磁盘驱动器分别接两个磁盘控制器。 特点：每个磁盘有自己独立的通道，可同时将数据写入，加块数据读取速度。 283. 廉价磁盘冗余阵列 179 利用一磁盘阵列控制器，统一管理和控制一组磁盘驱动器并行交叉存取，传输时间大大减少RAID分级，可靠性高，磁盘I/O速度高，性能/价格比高

38、 最简单的RAID组织方式：镜像 最复杂的RAID组织方式：块交错校验29第六章第六章文件文件管理管理 68数据一致性控制数据一致性控制306.8.1 事务1. 1. 事务的定义事务的定义 事务是用于访问和修改各种数据项的一个程序单位。 事务也可以被看作是一系列相关读和写操作。2. 事务记录(Transaction Record)事务名：用于标识该事务的惟一名字；数据项名：它是被修改数据项的惟一名字；旧值：修改前数据项的值；新值：修改后数据项将具有的值。 313. 恢复算法恢复算法可利用以下两个过程： (1) undoTi：该过程把所有被事务Ti修改过的数据，恢复为修改前的值。 (2) red

39、oTi：该过程能把所有被事务Ti修改过的数据，设置为新值。 如果系统发生故障，系统应对以前所发生的事务进行清理。 326.8.2 检查点1.检查点检查点(CheckPoints)的作用的作用 对事务记录表中事物记录的清理工作经常化。当出现检查点时，利用undo/redo过程实现恢复功能。332. 新的恢复算法 恢复例程首先查找事务记录表，确定在最近检查点以前开始执行的最后的事务Ti。并利用redo和undo过程对它们进行处理。 如果把所有在事务Ti以后开始执行的事务表示为事务集T， 则新的恢复操作要求：对所有在T中的事务TK, 如果在事务记录表中出现了TK托付记录，则执行redoTK操作；反之

40、，如果在事务记录表中并未出现TK托付记录，则执行undoTK操作。346.8.3 并发控制利用互斥锁实现“顺序性”利用互斥锁和共享锁实现顺序性（共享锁允许多个事务对相应对象执行读操作，而不允许执行写操作。）356.8.4 重复数据的数据一致性问题1.重复文件的一致性重复文件的一致性UNIX类型的目录 362. 盘块号一致性的检查检查盘块号一致性情况 37检查盘块号一致性情况 383. 链接数一致性检查 为为为为每每每每个个个个盘盘盘盘块块块块建建建建立立立立一一一一个个个个表表表表项项项项，记记记记录录录录该该该该索索索索引引引引结结结结点点点点号号号号的的的的计计计计数数数数值值值值。检检检

41、检查查查查时时时时，从从从从根根根根目目目目录录录录开开开开始始始始查查查查找找找找，当当当当在在在在目目目目录录录录中中中中遇遇遇遇到到到到该该该该索索索索引引引引结结结结点点点点号号号号时时时时，在在在在该该该该计计计计数数数数器器器器表表表表中中中中相相相相应应应应文文文文件件件件的的的的表表表表项项项项上上上上加加加加1 1 1 1。检检检检查查查查完完完完后后后后，将将将将该该该该计计计计数数数数器器器器表表表表中中中中每每每每个个个个表表表表项项项项中中中中的的的的索索索索引引引引结结结结点点点点号号号号计计计计数数数数值值值值与与与与该该该该文文文文件件件件索索索索引引引引结结结

42、结点点点点中中中中的的的的链链链链接接接接计计计计数数数数countcountcountcount值值值值加加加加以以以以比比比比较较较较，如如如如果果果果两两两两者者者者一一一一致致致致，表表表表示示示示是是是是正正正正确确确确的的的的；否否否否则则则则，便便便便是发生了链接数据不一致的错误。是发生了链接数据不一致的错误。是发生了链接数据不一致的错误。是发生了链接数据不一致的错误。 当当当当链链链链接接接接计计计计数数数数countcountcountcount值值值值大大大大于于于于或或或或小小小小于于于于计计计计数数数数器器器器表表表表中中中中索索索索引引引引结结结结点点点点号号号号计计

43、计计数数数数值的情况时，解决的方法是将值的情况时，解决的方法是将值的情况时，解决的方法是将值的情况时，解决的方法是将countcountcountcount值置为正确值。值置为正确值。值置为正确值。值置为正确值。39 在文件系统中提供对文件的各种操作，这些操作方便、灵活地使用文件及文件系统，形式分别为：系统调用或命令文件系统的使用 P18540提供设置和修改对用户文件存取权限提供建立、修改、改变、删除目录的服务提供文件共享，设置访问路径的服务提供创建、打开、读、写、关闭、撤消文件等服务文件系统维护文件系统的转储和恢复1. 主要操作41（1）建立文件 实质是建立文件的FCB，并建立必要的存储空间

44、，分配空FCB，根据提供的参数及需要填写有关内容，返回一个文件描述 目的：建立系统与文件的联系2. 操作介绍42create（文件名，访问权限，（，最大长度） 检查参数的合法性 文件名是否符合命名规则 是，否则错误返回 检查同一目录下有无重名文件无，有错误返回 在目录中有无空闲位置 有 ，否则不成功返回 有的系统可能要为此文件申请数据块空间（申请一部分或一次性全部申请） 填写目录项内容： 文件名，用户名等，存取权限，长度置零，（，首址） 返回文件操作建立文件（续1）43文件系统完成此系统调用的主要工作是： 建立文件（续2）-总结44（2）打开文件 使用文件的第一步，任何一个文件使用前都要先打开

45、，即把FCB送到内存 fd=open（文件路径名，打开方式） 根据文件路径名查目录，找到FCB主部； 根据打开方式、共享说明和用户身份检查访问合法性； 根据文件号查系统打开文件表，看文件是否已被打开； 是共享计数加1 否则将外存中的FCB主部等信息填入系统打开文件表空表项，共享计数置为1； 在用户打开文件表中取一空表项，填写打开方式等，并指向系统打开文件表对应表项 返回信息：fd：文件描述符，是一个非负整数，用于以后读写文件文件操作打开文件45文件操作打开文件 总结文件系统完成此系统调用的主要工作是： 46（3）关闭文件文件系统完成此操作的主要工作是：将活动文件表中该文件的当前使用用户减；若此

46、值为，则撤销此表目；若活动文件表目内容已被改过，则应先将表目内容写回文件存储器上相应表目中，以使文件目录保持最新状态；卷定位工作。（4）删除文件：撤销FCB（5）指针定位 seek（fd,新指针的位置） 由fd查用户打开文件表，找到对应的入口； 将用户打开文件表中文件读写指针位置设为新指针的位置，供后继读写命令存取该指针处文件内容文件操作（续）47（6）读文件 read（文件名，（文件内位置），要读的长度，内存目的地址） 隐含参数：进程主 检查长度是否为正整数 是，否则 根据文件名查找目录，确定该文件在目录中的位置。？文件操作（续）48 根据隐含参数中的进程主和目录中该文件的存储权限数据，检查

47、是否有权读？ 是，否则 由文件内位置与要读的长度计算最末位置，将其与目录中的文件长度比较，超过否？ 是，否则 也可将参数中的长度修正为目录中的文件长度 根据参数中的位置、长度和目录中的映射信息，确定块号、块数、块内位移与长度。（多次读盘）文件操作（续）49 根据下一块号读块至内存缓冲区 根据块内位移长度取出要读的内容，送至参数中的内存目的地址 根据块内长度或起始块号+块数，确定还读下一块吗？同时确定下一块块号 是，否则 正常返回 错误返回，返回相应错误号文件操作（续）50（7）写文件读写文件 -文件系统完成此系统调用的主要工作是：按文件名从活动文件表中找到该文件的目录项： 按存取控制说明检查访

48、问的合法性； 根据目录项指出的该文件的逻辑和物理组织方式将逻辑记录号或个数转换成物理块号； 向设备管理程序发I/O请求，完成数据交换工作。 文件操作（续）51（8）文件连接(LINK) （9）复制文件 （10）目录的操作文件操作（续）52文件操作的执行过程 从用户发出文件系统调用开始，进入文件系统，直到存取文件存储器上的信息的实现。这一执行过程大致可以分成下列层次：用户接口逻辑文件控制子系统文件保护子系统物理文件控制子系统I/O控制子系统。 531）用户接口 接受用户发来的文件系统调用，进行必要的语法检查，根据用户对文件的存取要求，转换成统一的内部系统调用，并进入逻辑文件控制子系统。 2）逻辑

49、文件控制子系统 根据文件名或文件路径名，建立或搜索文件目录，生成或找到相应文件目录项，把有关信息复制到活动文件表中，获得文件内部标识，供后面存取操作使用。此外，根据文件结构和取方法，把指定的逻辑记录地址换成相对物理块内相对地址。 543）文件保护子系统 根据活动文件表相应目录项识别调用者的身份，验证存取权限，判定本次文件操作的合法性。 4）物理文件控制子系统 根据活动文件表相应目录项中的物理结构信息，将相对块号及块内相对地址转换为文件存储器的物理块号和块内相对地址。本子系统还要负责文件存储空间的分配，若为写操作，则动态地为调用者申请物理块；实现缓冲区信息管理。根据物理块号生成I/O控制系统的调用形式。 5）I/O控制系统 具体执行I/O操作，实现文件信息的存取。这一层属于设备管理功能。 55