操作系统磁盘管理.pptx

操 作 系 统 主讲教师：张 静 操作系统磁盘管理全文共76页，当前为第1页。 第八章 磁盘存储器的管理 8.1 外存的组织方式 8.2 文件存储空间的管理 8.3 提高磁盘I/O速度的途径 8.4 提高磁盘可靠性的技术 8.5 数据一致性控制 习题 操作系统磁盘管理全文共76页，当前为第2页。 　　　　　8.1 外存的组织方式 　　文件的物理结构直接与外存的组织方式有关。对于不同的外存组织方式，将形成不同的文件物理结构。目前常用的外存组织方式有：　　(1) 连续组织方式　　(2) 链接组织方式　　(3) 索引组织方式 操作系统磁盘管理全文共76页，当前为第3页。 8.1.1 连续组织方式 　连续组织方式又称连续分配方式，要求为每一个文件分配一组相邻接的盘块。例如，第一个盘块的地址为b，则第二个盘块的地址为b+1，第三个盘块的地址为b+2，…。通常，它们都位于一条磁道上，在进行读/写时，不必移动磁头。在采用连续组织方式时，可把逻辑文件中的记录顺序地存储到邻接的各物理盘块中，这样所形成的文件结构称为顺序文件结构，此时的物理文件称为顺序文件。 操作系统磁盘管理全文共76页，当前为第4页。 操作系统磁盘管理是计算机科学中的核心内容，主要关注如何有效地管理和优化存储设备，尤其是磁盘。本节将详细探讨磁盘存储器管理的几个关键方面。 我们来看外存的组织方式。文件的物理结构是由外存组织方式决定的，常见的组织方式包括连续组织、链接组织和索引组织。 连续组织方式是最基础的一种，它要求为每个文件分配一组连续的盘块。这种方式的优点在于顺序访问速度快，因为磁头不需要移动就能读取相邻的盘块。然而，这种方法也有明显的局限性，比如必须预先知道文件大小，无法灵活处理文件的插入和删除，且对动态增长的文件不友好，可能导致存储空间的浪费。 链接组织方式则解决了连续组织方式的不足。文件的各个盘块可以分散在磁盘的不同位置，通过链接指针连接起来。链接组织分为隐式链接和显式链接两种。隐式链接在目录项中存储指向盘块的指针，而显式链接则使用单独的链接表。这种方式有利于消除外部碎片，提高存储效率，同时支持文件的动态增长。 接着，我们提到FAT（File Allocation Table）技术，这是早期MS-DOS和Windows系统中广泛使用的文件系统。FAT12、FAT16和FAT32是其不同版本，逐渐增加了对更大磁盘容量的支持和减少了簇内的碎片。FAT12以盘块为单位，而FAT16和FAT32则扩展了表项数量，允许更大的分区和更小的簇，从而提高存储效率。 NTFS（New Technology File System）是微软为Windows NT及后续系统设计的高级文件系统。NTFS具有许多特性，如独立于磁盘物理块大小的簇分配，以及通过主控文件表（MFT）实现高效的数据组织。MFT记录了卷中所有文件和目录的信息，增强了文件系统的稳定性和可靠性。 磁盘I/O速度的提高可以通过缓存技术、预读取、写后缓存等策略实现。提高磁盘的可靠性则涉及错误检测和纠正、冗余磁盘阵列(RAID)技术以及备份方案。数据一致性控制则是确保在并发操作和系统故障后的数据完整性，这通常通过事务处理和日志记录来保障。 总结来说，操作系统磁盘管理包括对磁盘空间的高效利用、文件的组织、I/O性能优化以及数据安全性的维护。了解并掌握这些知识点对于理解和优化系统性能至关重要。