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考研408总结：操作系统篇 - 文件管理详解

最编程 2024-07-30 08:33:19
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考研倒计时：54天

参考资料： 王道操作系统考研复习指导 天勤操作系统高分笔记

文件的逻辑结构

image.png

需注意的tip：

  • 可变长记录的顺序文件无法实现随机存取，定长记录可以。
  • 定长记录、顺序结构的顺序文件可以快速检索
  • 索引本身是定长记录的顺序文件。
  • 索引文件解决了顺序文件不方便增删的缺点。

【习题】

有一个顺序文件含有10000条记录，平均查找的记录数为5000个，采用索引顺序文件结构，则最好情况下平均只需查找（）次记录。

A. 1000 B. 10000 C. 100 D. 500

点击查看答案

最好的情况是根号下10000=100组，每组100条记录，因此平均查找次数为50+50=100。选C

下列关于索引表的叙述中，正确的是______。

A．建立索引表的目的之一是为了减少存储空间

B．索引表中含有索引文件的数据及其物理地址

C．对索引文件存取时，必须先查找索引表

D．索引表中每个记录的索引项可以有多个

点击查看答案

索引文件由逻辑文件和索引表组成，对索引文件存取时，必须先查找索引表。 索引表只包含每条记录的长度和在逻辑文件中的起始位置。 每条记录都要有一个索引项，所以提高了存储代价。

选C

文件目录

image.png

注意的tip：

  • 目录结构的特点，索引结构的概念。
  • 无环图目录结构与文件共享结合，会计算，详见后面例题。

【习题】

如果文件系统中有两个文件重名，不应采用_______。

A. 一级目录结构B. 树型目录结构 C. 二级目录结构D. 多级目录结构

点击查看答案A

【2009年408】设文件F1的当前引用计数值为1，先建立F1的符号链接（软链接）文件F2，再建立F1 的硬链接文件F3，然后删除F1。此时，F2和F3的引用计数值分别是______。

A．0、1            B．1、1            C．1、2            D．2、1

点击查看答案

当建立F2时，F1和F2的引用计数值都为1。当再建立F3时，F1和F3的引用计数值就都变成了2。当后来删除F1时，F3的引用计数值为2-1=1，F2的引用计数值不变。 选B

文件的物理结构

image.png

注意tip：

  • 各种分配方式的特点
  • 重点：计算最大文件和所需读磁盘次数

【习题】

【2009年408】下列文件物理结构中，适合随机访问且易于文件扩展的是______。

A．连续结构      B．索引结构

C．链式结构且磁盘块定长 D．链式结构且磁盘块变长

点击查看答案

链式结构不能实现随机访问，连续结构的文件不易拓展。 选B

【2010年408】 设文件索引结点中有7个地址项，其中4个地址项是直接地址索引，2个地址项是一级间接地址索引，1个地址项是二级间接地址索引，每个地址项大小为4B，若磁盘索引块和磁盘数据块大小均为256B,则可表示的单个文件最大长度是________KB。

点击查看答案

解：每个索引块上可以存放的索引项为256B/4B=26256B/4B=2^6。 直接索引的数据块有4个，两个一级间接地址索引指向的数据块为2∗26=272 * 2^6= 2^7， 1个二级间接地址索引指向的数据块有1∗26∗26=2121 * 2^6 * 2^6= 2^{12}. 所以单个文件最大可以有4+27+212=42284+2^7+ 2^{12}=4228块，文件大小为4228∗256B=1057KB4228*256B=1057KB

【2014年408】 文件 F 由 200 条记录组成，记录从 1 开始编号。用户打开文件后，欲将内存中的一条记录插入到文件 F 中，作为其第 30 条记录。请回答下列问题，并说明理由。

1）若文件系统采用连续分配方式，每个磁盘块存放一条记录，文件 F 存储区域前后均有足够的空闲磁盘空间，则完成上述插入操作最少需要访问多少次磁盘块？F 的文件控制块内容会发生哪些改变？

2）若文件系统采用链接分配方式，每个磁盘块存放一条记录和一个链接指针，则完成上述插入操作需要访问多少次磁盘块？若每个存储块大小为 1KB，其中 4 个字节存放链接指针，则该文件系统支持的文件最大长度是多少？

点击查看答案

(1)系统采用顺序分配方式时，插入记录需要移动其他的记录块，整个文件共有 200 条记录，要插入新记录作为第 30 条，而存储区前后均有足够的磁盘空间，且要求最少的访问存储块数，则要把文件前 29 条记录前移，若算访盘次数移动一条记录读出和存回磁盘各是一次访盘，29 条记录共访盘 58 次，存回第 30 条记录访盘 1 次，共访盘 59 次。(1 分) F 的文件控制区的起始块号和文件长度的内容会因此改变。(1 分)

(2)文件系统采用链接分配方式时，插入记录并不用移动其他记录，只需找到相应的记录，修改指针即可。插入的记录为其第 30 条记录，那么需要找到文件系统的第 29 块，一共需要访盘 29 次，然后把第 29 块的下块地址部分赋给新块，把新块存回内存会访盘 1 次，然后修改内存中第 29 块的下块地址字段，再存回磁盘(1 分)，一共访盘 31 次。(1 分)

4 个字节共 32 位，可以寻址 232=4G2^{32}=4G 块存储块，每块的大小为 1KB，即 1024B，其中下块地址部分占 4B，数据部分占 1020B，那么该系统的文件最大长度是 4G×1020B=4080GB。(2 分)

文件存储空间管理和基本操作

image.png

注意的tip：

  • 空闲表法和内存管理的动态分区分配类似，可对比记忆。
  • 重点：位示图法，会计算转换！
  • 基本操作的大致过程需要了解，会考选择题。

【习题】

若用8个字（字长32位）组成的位示图管理内存，假定用户归还一个块号为100的内存块，它对应位示图的位置为(  )。假定字号、位号、块号均从1开始算起，而不是从0开始。

A. 字号为3，位号为5

B. 字号为4，位号为4

C. 字号为3，位号为4

D. 字号为4，位号为5

点击查看答案B

【2015年408】文件系统用位图法表示磁盘空间的分配情况，位图存于磁盘的32～127 号块中，每个盘块占1024 个字节，盘块和块内字节均从0 开始编号。假设要释放的盘块号为409612，则位图中要修改的位所在的盘块号和块内字节序号分别是    

A．81，1   

B．81，2

C．82，1  

D．82，2

点击查看答案 一个盘块有8192 位，409612/8192=50，409612%8192= 12，所以，盘块号为409612 对应位图中的盘块号为32+50=82，在块内字节序号为1。【块内字节号=（盘块号%8192）/8】这里不是位号。

【2012年408】若一个用户进程通过read系统调用读取一个磁盘文件中的数据，则下列关于此过程的叙述中，正确的是（ ）。

I．若该文件的数据不在内存中，则该进程进入睡眠等待状态

II．请求read系统调用会导致CPU从用户态切换到核心态

III. read系统调用的参数应包含文件的名称

A. 仅I、lI

B. 仅I、III

C. 仅Ⅱ、Ⅲ

D. I、Ⅱ和III

点击查看答案 I：当用户进程读取的磁盘文件数据不在内存时，产生中断（缺页中断），会导致该进程进入睡眠等待状态（其实就是阻塞态)，I正确。

II：read系统调用属于系统调用，系统调用是运行在内核空间，因此请求read系统调用会导致CPU从用户态切换到核心态，II正确。

III：在调用read之前，需要用open打开该文件，如上可以知道open会产生一个文件编号(或索引)返回给用户。以后当用户要对该文件进行操作时，只需利用编号(或索引号)向系统提出请求即可，所以read系统调用的参数不应包含物理文件名，III错误。

read要求用户提供三个输入参数：文件描述符fd，buf缓冲区首址，传送的字节数n

选A

文件共享、保护以及文件系统的层次结构

image.png

注意的tip：

  • 文件共享相关的计算（如前面的例题），区分硬链接和软链接。
  • 了解一些文件保护的方式

【习题】

【2020年408】若多个进程共享同一个文件F，则下列叙述中正确的是：

A．各进程只能用“读”方式打开文件 F；

B．在系统打开文件表中仅有一个表项包含F的属性；

C．各进程的用户打开文件表中关于F的表项内容相同；

D．进程关闭F时系统删除F在系统打开文件表中的表项。

点击查看答案 答案：B 
解析：A：各进程既可以用读方式打开文件F，也可用写方式打开文件F

B：系统打开文件表只有一张，正确

C：打开文件表关于同样一个文件的表项内容不一定相同

D：进程关闭F时会使F的引用计数-1，引用计数=0时才会删除表项

部分内容待补充完善~

如有误，请多指正！

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