3.文件系统

文件系统结构

参考国外教材：

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参考国内教材：

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文件系统布局

提示

新考点

文件系统在磁盘中的结构

文件系统存放在磁盘上，多数磁盘划分为一个或多个分区，每个分区这种有一个独立的文件系统。

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1. 主引导记录(Master Boot Record,MBR),位于磁盘的0号扇区，用来引导计算机，MBR后面是分区表，该表给出每个分区的起始和结束地址。表中的一个分区被标记为活动分区，当计算机启动时，BIOS读入并执行MBR。MBR做的第一件事是确定活动分区，读入它的第一块，即引导块。
2. 引导块(boot block),MBR执行引导块中的程序后，该程序负责启动该分区中的操作系统。为统一起见，每个分区都从一个引导块开始，即使它不含有一个可启动的操作系统，也不排除以后会在该分区安装一个操作系统。
3. 超级块（super block),包含文件系统的所有关键信息，在计算机启动时，或者在该文件系统首次使用时，超级块会被读入内存。超级块中的典型信息包括分区的块的数量、块的大小、空闲块的数量和指针、空闲的FCB数量和FCB指针等。
4. 空闲空间管理

系统文件在内存中的结构

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外存空闲空间管理

空闲表法

空闲表法属于连续分配方式，为每个文件分配一块连续的，类似于内存的动态分配。系统为外存上的所有空闲区建立一张空闲表，每个空闲区对应一个空闲表项，其中包括表项序号、该空闲区的第一个盘块号、该区的空闲盘块数等信息

空闲链表法

1. 空闲盘块法：将磁盘上的所有空闲空间以盘块为单位拉成一条链。
2. 空闲盘区链。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。每个盘区除含有用于指示下一个空闲盘区的指针外，还应有能指明本盘区大小（盘块数）的信息。

提示

不适合大型文件系统，会使空闲表或空闲链表太大

位示图法

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注意

注意：本书如无特别提示，所使用的位示图法中行和列都从1开始编号。特别注意，若题目中指明从0开始编号，则上述计算方法要进行相应调整

盘块分配：

1. 顺序扫描位示图，找出一个或一组值为"0"的二进制
2. 将找到的转换成对应的盘块号，i行j列$b=n(i-1)+j$，n为每行位数
3. 修改位示图，$map[i,j]=1$

盘块回收：

1. 转换行列$$i=\frac{b-1}{n}+1,j=(b-1)%n+1$$
2. 修改$map[i,j]=0$

成组链接法

UNIX系统中采用的，结合空闲表和空闲链表法

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虚拟文件系统

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