操作系统第六章答案

第六章⽂件管理

1、何谓数据项、记录和⽂件？P203 P204

答：数据项：数据项是最低级的数据组织形式，是数据组中可以命名的最⼩逻辑数据单位，若⼲个基本数据项组成的。记录：记录是⼀组相关数据项的集合，⽤于描述⼀个对象在某⽅⾯的属性。⽂件：⽂件是指由创建者所定义的、具有⽂件名的⼀组相关元素的集合，可分为有结构⽂件和⽆结构⽂件两种。在有结构的⽂件中，⽂件由若⼲个相关记录组成；⽽⽆结构⽂件则被看成是⼀个字符流。⽂件在⽂件系统中是⼀个最⼤的数据单位，它描述了⼀个对象集。

2、⽂件系统的模型可分为三层，试说明其每⼀层所包含的基本内容。P206图答：1、对象及其属性：⽂件、⽬录、硬盘（磁带）存储空间；2、对对象操纵和管理的软件集合：⽂件管理系统的核⼼部分；

3、⽂件系统的接⼝：命令接⼝、程序接⼝；

3、试说明⽤户可以对⽂件施加的主要操作有哪些。P207 答：1、最基本的⽂件操作：创建⽂件、删除⽂件、读⽂件、写⽂件、截断⽂件、设置⽂件的读/ 写位置；2、⽂件的“打开”和“关闭”操作；3、其它⽂件操作；

4、何谓逻辑⽂件？何谓物理⽂件？P208

答：逻辑⽂件：这是从⽤户观点出发所观察到的⽂件组织形式，是⽤户可以直接处理的数据及其结构，它独⽴于⽂件的物理特性，⼜称为⽂件组织。物理结构：⼜称为⽂件的存储结构，是指⽂件在外存上的存储组织形式。这不仅与存储介质的存储性能有关，⽽且与所采⽤的外存分配⽅式有关。5、如何提⾼对变长记录顺序⽂件的检索速度？P210

答：对于变长记录的顺序⽂件，在顺序读或写时的情况相似，但应分别为它们设置读或写指针，在每次读或写完⼀个记录后，须将读或写指针加上Li 。Li 是刚读或刚写完的记录的长度。6、试说明对索引⽂件和索引顺序⽂件的检索⽅法。P211 P212 答：在对索引⽂件进⾏检索时，⾸先是根据⽤户（程序）提供的关键字，并利⽤折半查找法去检索索引表，

从中找到相应的事项；再利⽤该表项中给出的指向记录的指针值，去访问所需的记录。在对索引顺序⽂件进⾏检索时，⾸先也是利⽤⽤户（程序）所提供的关键字以及某种查找算法去检索索引表，找到该记录所在记录组中第⼀个记录的表项，从中得到该记录组第⼀个记录在主⽂件中的位置；然后，再利⽤顺序杳找法去查找主⽂件，从中找到所要求的记录。7、试从检索速度和存储费⽤两⽅⾯来⽐较两级索引⽂件和索引顺序⽂件。P212 答：两级索引⽂件：存储费⽤⾼，检索速度较快。索引顺序⽂件：存储费⽤不⾼，检索速度快。

8、试说明顺序⽂件的结构及其优点。P209 P210 答：第⼀种是结构：各记录之间的顺序与关键字⽆关。第⼆种情况是顺序结构：指⽂件中的所有记录按关键字（词）排列。可以按关键词的长短从⼩到⼤排序，也可以从⼤到⼩排序；或按其英⽂字母顺序排序。顺序⽂件的最佳应⽤场合是对诸记录进⾏指存取时，即每次要读或写⼀⼤批记录时。此时，对顺序⽂件的存取效率是所有逻辑⽂件中最⾼的；此外，也只有顺序⽂件才能存储在磁带上，并能有效地⼯作。

9、在链接式⽂件中常⽤哪种链接⽅式？为什么？p215 答：采取离散分配⽅式：链接⽅式⼜可分为隐式链接和显式链接两种形式，。在彩隐式链接分配⽅式时，在⽂件⽬录的每个⽬录项中，都须含有指向链接⽂件第⼀个盘块和最后⼀个盘块的指针。显式链接这是指把⽤于链接⽂件各物理块的指针，显式地存放在内存的⼀张链接表中。

10.在MS-DO中有两个⽂件A和B, A占⽤11 , 12, 16和14四个盘块；B占⽤13, 18和20三个盘块。试画出在⽂件A和B中个盘块间的链接情况及FAT勺情况。FCBA FAT

11.NTFSfc件系统对⽂件采⽤什么样的物理结构？答：以簇作为磁盘空间分配和回收的基本单位。12.假定⼀个⽂件系统的组织⽅式与MS-DOS相似，在FAT中可有64K个指针，磁盘的盘块⼤⼩为512B,试问该⽂件系统能否指引⼀个512M的磁盘？

解：512MB/512B=1M个盘块，⽽每个盘块都应有⼀个指针来指⽰，所以应该有1M 个指针，因此若有64K个指针则不能指引⼀个512MB的磁盘。

13.为了快速访问，⼜易于更新，当数据为以下形式时，应选⽤何种⽂件组织⽅

式。⑴ 不经常更新，经常随机访问；⑵ 经常更新，经常按⼀定顺序访问；⑶ 经常更新，经常随机访问；答：⑴ 不经常更新，经常随机访问；——顺序结构⑵经常更新，经常按⼀定顺序访问；——索引顺序结构⑶经常更新，经常随机访问；⼀⼀索引结构

14.在UNIX中，如果⼀个盘块的⼤⼩为1KB,每个盘块号占4个字节，即每块可放256个地址。请转换下列⽂件的字节偏移量为物理地址。⑴9999;⑵18000；⑶ 420000答：盘块⼤⼩为1KB盘块号占4B,即每个盘块最多可存放256个盘块号。⼜根据UNIX系统中采⽤的混合索引分配⽅式可知：9999/1024=9 余78318000/1024=17 余592420000/1024=410 余160

15.什么是索引⽂件？为什么要引⼊多级索引？

答：索引结构将⼀个逻辑⽂件的信息存放于外存的若⼲个物理块中， 并为每个⽂ 件建⽴⼀个索引表， 索引表中的每个表⽬存放⽂件信息所在的逻辑块号和与之对 应的物理块号，⼀索引结构存放的⽂件称为索引⽂件。

当OS 为⼀个⼤⽂件分配磁盘空间时，如果所分配出去的盘块的盘块号已经装 满⼀个索引块时，OS 便为该⽂件分配另⼀个索引块，⽤于将以后继续为之分配的 盘块号记录于其中，以此类推，再通过链

指针将各索引块按序链接起来。显然， 当⽂件太⼤，其索引块太多时，这种⽅法是低效的。此时，应为这些索引块再建 ⽴⼀级索引， 称为第⼀级索引， 即系统再分配⼀个索引块， 引块，将第⼀块、第⼆块、…等索引块的盘块号，填⼊到此索引

表中，这样便形 成了两级索引分配⽅式， 如果⽂件⾮常⼤时， 还可⽤三级、 四级等多级索引分配直接地址，⽤ iaddr(0)-iaddr(9) 存放直接 地

址。( 2)⼀次间接地址，地址项 iaddr(10) 提供⼀次间接地址。( 3)多次间 接地址，⽤地址项iaddr(11)提供⼆次间接地址，地址项iaddr(12)作为三次间接 地址。 17、对⽬录管理的主要要求是什么？ 答：⽬前⼴泛采⽤的⽬录结构是树型⽬录结构。 它具有以下优点： ⑴能有效提⾼ 对⽬录的检索速度；⑵允许⽂件重名；⑶便于实现⽂件共享。

18．采⽤单级⽬录能否满⾜对⽬录管理的主要要求？为什么？ 答：采⽤单级⽬录不能完全满⾜对⽬录管理的主要要求， 只能实现⽬录管理最基 本的功能即按名存取。 由于单级⽬录结构采⽤的是在系统只配置⼀张⽬录表⽤来 记录系统中所有⽂件的相关信息， 因此此⽬录⽂件可能会⾮常⼤， 在查找时速度 慢，另外不允许⽤户⽂件有重名的现象， 再者由于单级⽬录中要求所有⽤户须使 ⽤相同的名字来共享同⼀个⽂件，这样⼜会产⽣重名问 题，因此不便于实现⽂件共享。

19．⽬前⼴泛采⽤的⽬录结构是哪种？它有什么优点？ 答：⽬前⼴泛采⽤的⽬录结构是树型⽬录结构。它具有以下优点：

a. 能有效提⾼对⽬录的检索速度；假定⽂件系统中有 N 个⽂件，在单级⽬录中， 最多要检索N 个⽬录项，但对于有i 级的树型⽬录，在⽬录中每检索⼀个指定⽂ 件，最多可能要检索 i* i N 个⽬录项。b. 允许⽂件重名； 由于在树型结构的⽂件系统中， 是利⽤⽂件路径名来检索⽂件 的，故允许每个⽤户在⾃⼰的分⽬录中使⽤与其他⽤户⽂件相同的名字。

c. 便于实现⽂件共享； 在树型⽬录中，⽤户可通过路径名来共享其他⽤户的⽂件， 也可将⼀个共享⽂件链接到⾃⼰的⽬录下， 从⽽使⽂件的共享变得更为⽅便， 其 实现⽅式也⾮常简单， 系统只需在⽤户的⽬录⽂件中增设⼀个⽬录项， 填上⽤户 赋予该共享⽂件的新⽂件名，以及该共享⽂件的唯⼀标识符即可。20．Hash 检索法有何优点？⼜有何局限性？

答：在Hash 检索法中，系统利⽤⽤户提供的⽂件名并将它变换为⽂件⽬录的索 引值，再利⽤该索引值到⽬录中去查找， 这样能有效地提⾼⽬录的检索速度， 但 系统是⽆法使⽤ Hash 检作为第⼀级索引的索 ⽅式。

16、试说明UNIX 系统中所采⽤的混合索引分配⽅式？

答：UNIX S 统中采⽤混合索引分配⽅式，是指将多种索引分配⽅式相结合⽽形成 的⼀种分配⽅式。 系统既采⽤了直接地址， ⼜采⽤了⼀级索引分配⽅式， 两级索 引分配⽅式，三级索引分配⽅式。再UNIX System V 的索引结点中，共设有13个 地址项，即 iaddr(0)-iaddr(12).(1)Hash 检索法也有局限性即对于使⽤了通配符的⽂件名，索法检索⽬录的。

21、 在Hash 检索法中，如何解决“冲突”问题？

答：（1）在利⽤Hash 法索引查找⽬录时，如果⽬录表中相应的⽬录项是空的， 则表⽰系统中并⽆指定⽂件。

（2） 如果⽬录项中的⽂件名与指定⽂件名相匹配，则表⽰该⽬录项正是所 要寻找的⽂件所对应的⽬录项，故⽽可从中找到该⽂件所在的物理地址。

（3） 如果在⽬录表的相应⽬录项中的⽂件名与指定⽂件名并不匹配，则表 ⽰发⽣了“冲突”，此时须将其Hash fi 再加上⼀个常数（该常数应与⽬录的长度 值互质），形成新的索引值，再返回到第⼀步重新开始查找。

22、 试说明在树型⽬录结构中线性检索法的检索过程，并给出相应的流程图？

答：假设⽤户给定的⽂件路径名为 /Level1/Level2/ …/Level n/datafile ，则关 于树型⽬录结构采⽤线性检索法检索该⽂件的基本过程为： ①读⼊第⼀个⽂件分 量名Levell ，⽤它与根⽬录⽂件（或当前⽬录⽂件）中各个⽬录项的⽂件名顺序 地进⾏⽐较，从中找出匹配者，并得到匹配项的索引结点号，再从对应索引结点 中获知

Levell ⽬录⽂件所在的盘块号，将相应盘块读⼊内存。②对于 执⾏以下步骤，以检索各级⽬录⽂件：读⼊第i 个⽂件分量名Leveli 新调⼊内存的当前⽬录⽂件中各个⽬录项的⽂件名顺序地进⾏⽐较， 配者，并得到匹配项的索引结点号，再从对应索引结点中获知Leveli在的盘块号，将相应盘块读⼊内存。③读⼊最后⼀个⽂件分量名即

datafile ，⽤ 它与第n 级⽬录⽂件中各个⽬录项的⽂件名进⾏⽐较，从⽽得到该⽂件对应的索 引结点号，进⽽找到该⽂件物理地址，⽬录查找操作成功结束。 过程中，发现任何⼀个⽂件分量名未能找到， 则停⽌查找并返回的出错信息。

23、 有⼀计算机系统利⽤图6-33所⽰的位⽰图来管理空闲盘块。 1KB 现要为某⽂件分配量个盘块，试说明盘块的具体分配过程。答：分配量个盘块的过程如下：

⑴顺序扫描位⽰图，从中找到第⼀个值为0的⼆进制位，得到其⾏号i=3，列号 j=3。 ⑵ 将所找到的⼆进制位转换成与之对应的盘块号。 盘块号计算公式为：b=（3-1 ） *16+3=35;⑶ 修改位⽰图，令map[3，3]=1，并将该盘块分配出去。

类似地，可使⽤相同的⽅法找到第⼆个值为 0的⼆进制位，得到⾏号i=4，列号 j=7，其对应的盘块号为55，令map[i ，j]=1 ，并将该盘块分配出去。 24. 某操作系统的磁盘⽂件空间共有500块，若⽤字长为32位的位⽰图管理磁盘 空间，试问：2~n ,循环 ，⽤它与最 从中找出匹 ⽬录⽂件所 如果在上述查找 “⽂件未找到”盘块的⼤⼩为

图6-33某计算机系统的位⽰图⑴位⽰图需要多少字？

⑵ 第i字第j位对应的块号是多少？⑶ 给出申请/ 归还⼀块的⼯作流程。答：( 1)[500/32]z=16 个字

(2) b=(i-1)*32+j=32(i-1)+j (b 从1 开始计数，i , j 也从1 开始计数)

26、基于索引结点的⽂件共享⽅式有何优点？答：由于原来的⽂件物理地址等信息是放在⽬录项中的，似的⽂件增加的部分不能被共享。引⼊索引结点后，将⽂件的物理地址和其他的属性放在索引结点中，只在⽬录项中存放⽂件名和指向索引结点的指针。在索引结点中设有⼀个连接计数count 字段，⽤于表⽰链接到本索引接结点的⽬录项的数⽬，通过这种⽅式可以⽅便的实现⽂件的共享。27、基于符号链的⽂件共享⽅式有何优点？答：只要提供⼀个机器的⽹络地址以及⽂件在该机器上的驻留路径，就可以链接全球任何地⽅的机器上的⽂件。