IO
2019-12-20 13:52:16 0 举报AI智能生成
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操作系统IO
作者其他创作
大纲/内容
文件存储空间管理
存储空间的划分和初始化
文件卷(逻辑卷)的概念
目录区和文件区
几种管理方法
空闲表法
适用于连续的分配方式
回收也相同
空闲链表法
空闲盘快链
以盘快为单位组成一条空闲链
空闲盘区链
以盘区为单位组成一条空闲练
盘区就是连续的几个盘块
位示图法
一定要注意块号和位号是从0还是1开始的
成组链接法
文件系统层次结构
用户接口
文件目录系统
存取控制模块
逻辑文件系统与文件信息缓冲区
物理文件系统
这一层需要把上一层提供的文件逻辑地址转换为实际的物理地址
辅助分配模块
设备管理模块
一个操作的整体过程
假设某用户请求删除文件\"学生信息.xlsx\"的最后100条记录
1:用户需要通过操作系统提供的接口发出上述请求--用户接口
大容量存储器
磁盘
盘片
存储数据的介质
正反两面可以存储数据
磁头
有多少盘面就有多少磁头
扇区
每个扇区512B
磁盘访问时间1
寻道时间
1/3磁道移动时间(1-4ms)
旋转延迟
1/(2*RPM/60)
子主题
RAID
磁盘冗余阵列
可靠性
磁盘可靠性
引入冗余
性能
RAID0
空间利用率最高
不具有容错功能
提高读写性能
RAID1
磁盘镜像
提高可靠性
RAID5
分散+校验
校验信息分散在各个磁盘
IO
文件系统
文件属性
文件访问
顺序访问
优点:节省存储控件
缺点:访问效率差
直接访问
优点:访问效率好
缺点:访问效率不好
索引文件
为顺序文件建立索引表
文件目录
文件控制块(FCB) 重要的是文件名和文件物理地址
文件检索过程(目录遍历)
平均遍历目录项数 (1+n) / 2 n指需要的物理块的数目
目录性能
读入尽可能小的物理块
I node
共享方式
基于索引结点的共享方式硬链接
两个文件索引结点指针指向同一个文件索引结点
基于符号链的共享方式(软连接)
文件分配方式
连续分配
连续分配要求每个文件在磁盘上占有一组连续的快
优点
支持顺序访问和直接访问
连续分配在顺序访问时速度最快
缺点
物理上采用连续分配方式不便拓展
链接分配(默认隐式)
可以为文件分配离散的磁盘块
隐式链接
FCB中添加起始块号和结束块号
显式链接
FCB中记录起始块号
维持一个文件分配表FAT 存放文件的指针链接
访问FAT不需要磁盘操作
支持顺序访问和随机访问
文件分配表需要占用一定的分配控件
索引分配
读索引表需要读内存
解决
链接多个索引快
查找效率低下
多层索引
混合索引
考点
根据索引结构计算出文件的最大长度(key:各级索引表最大不能超过一个快)
自己分析访问某个快需要的度磁盘次数(key:FCB中会存有指向顶级索引块的指针)注意题目条件--顶级索引快是否已经调入内存
1:访问多少次磁盘块
主要注意是目录项的总数/一个盘块存放的目录项再除以2
磁盘调度
FCFS先来先服务
SSTF最短寻到时间优先
SCAN
C-SCAN
LOOK
选择
SSTF较为普遍且有吸引力
SCAN和C-SCAN适合磁盘大负荷系统
I/O
设备独立性
为了提高操作系统的可适应性和可拓展性
实现方法
引入逻辑设备和物理设备
而系统在实际执行时必须使用物理设备名
系统必须具有将逻辑设备名转为物理设备名的功能
类似于设备存储管理中的逻辑地址和物理地址的概念
I/O控制方式
轮询(基本不用)
使用中断的可编程I/O方式(广泛使用)
可使CPU与I/O设备并行工作
直接存储器访问
DMA
进一步提高了CPU与I/O设备的并行操作程度
I/O通道控制方式
缓冲区
缓冲
设备之间传输的数据暂时存放在内存中
解决设备之间的速度差异
协调传输数据大小不一致
维持拷贝语义
引入缓冲的主要原因
缓和CPU和I/O设备间速度不匹配的矛盾
减少对CPU的中断频率
解决数据粒度不匹配的问题
提高CPU与I/O设之间的并行性
假脱机
特点
提高了I/O的速度
将独占设备改造为共享设备
实现了虚拟设备功能
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