7. 文件管理

1.文件系统最基本的目标是_________, 它主要是通过目录管理功能实现的。文件系统所追求的最重要的目标是_________。

   A. 按名存取   B. 文件共享   C. 文件保护  D 提高对文件的存取速度  E 提高I/O速度   F提高存储空间利用率

2.下面_________可以解决用户文件重名的问题

  A一级目录结构   B二级目录结构   C 多级目录结构   D树形目录结构

3.存储介质的物理单位为________。

   A块   B卷  C 磁道   D 扇区

4.在文件系统中，用户以________方式直接使用外存。

  A 逻辑地址    B  辅存空间   C 虚拟地址    D名字空间

5. 文件的逻辑结构是________决定。

  A操作系统   B文件系统   C装入程序   D用户

6.记录式文件内可以独立存取的最小单位是________。

7.磁盘上的文件是以________为单位进行读写的。

8.在文件管理中，采用位示图主要是实现________。

 A 磁盘的驱动调度   B 磁盘空间的分配和回收    C文件目录的查找   D 页面置换

9.在UNIX系统中，对空闲块的管理采用________方式。

   A单块链接    B成组链接   C位示图法  D 多块链接

10.按用途分，文件可分为________。

   A系统文件  B 执行文件   C库文件   D用户文件

11.下面________属于存储介质。

   A磁带   B软盘   C硬盘驱动器  D 磁带机  E 磁盘机

12.文件的成组和分解操作可________。

   A缩短检索文件的时间     B提高文件存储空间的利用率

   C减少启动存储设备的次数   D减少文件存储空间的利用率

13.文件系统就是操作系统中管理文件的软件的集合  （  ）

14. 存储介质的物理单位定义为区    （ ）

15.从用户的角度考虑的是文件的逻辑结构，从系统的角度考虑的是文件的物理结构。（ ）

16.对索引文件只能使用随机存取方式。（ ）

17.采用链接结构的文件，存放文件的物理块必须是连续的。（ ）

18.文件目录是文件系统中按名存取的重要手段。（ ）

19 只有采用多级目录结构才能解决文件重名的问题。（ ）

20.为了防止用户共享文件时造成的破坏，可以使用为文件设置口令的方法。（ ）

21.假定一个盘组共有100个柱面，每个柱面上有16个磁道，每个盘面分成4 个扇区，问：

  （1）整个磁盘空间共有多少个存储块？

  （2）如果用字长为32位的单元来构造位示图，共需要多少个字？

  （3） 位示图中第18个字的第16位对应的块号是多少？

22.假定在某移动臂磁盘上，刚刚处理了访问60号柱面的请求，目前正在73号柱面上读信息，并有下列请求序列等待访问磁盘：

    请求序列：       1   2      3      4    5     6    7    8    9  

    欲访问的柱面号：150  50  178  167  87  43  23  160  85

试用最短寻找时间优先算法和电梯调度算法，分别排出实际上处理上述请求的次序。

23.假定有一个磁盘组共有100个柱面，每个柱面有8个磁道，每个盘面划分成8个扇区。现有一个5000个逻辑记录的文件，逻辑记录的大小与扇区大小相等，该文件以顺序结构被存放在磁盘组上，柱面、磁道、扇区均从0开始编址，逻辑记录的编号从0开始，文件信息从0柱面、0磁道、0扇区开始存放。请问：

  （1）该文件的3468个逻辑记录应存放在哪个柱面的第几个磁道的第几个扇区上。

  （2）第56柱面上的第8磁道的第5扇区中存放的是该文件的第几个逻辑记录。

24、一个文件系统能否管理两个以上物理硬盘？

25、对文件的主要操作使用内容是什么？它的系统调用内容是什么？

26、什么是文件和文件系统？文件系统有那些功能？

27、什么是文件目录？文件目录中一般包含那些内容？

28、按文件的物理结构，可将文件分为那几类？

29、什么是逻辑文件？什么是物理文件？

30、对目录管理的主要要求是什么？

31、在UNIX操作系统中，是如何对空闲盘块进行分配和回收的？

32、文件存取控制方式有哪几种？试比较它们各自的优缺点。

33、什么是虚拟盘？它有什么优缺点？

34、试说明文件系统中对文件操作的系统调用处理功能。

 答案：

1．  AD 2.BCD 3B 4.D 5D 6.数据项 7.块 8.B 9. B 10.ACD 11 ABE

12.BC 13.F 14 F 15 T 16 F 17 F 18 T 19 F 20F

21.（1） 4*16*100＝6400

（2） 6400/32＝200

（3） 18*32+16＝592

22. 9 5 2 6 7 1 8 4 3

9 5 1 8 4 3 2 6 7

23.（1） 柱面号：3468/64＝54

磁道号：（3468%64）/8＝1

扇区号：（3468%64）％8＝4

（2）56*64+8*8+5＝3652

24.答：一个文件系统能够管理两个以上的物理硬盘。

25.答：对文件系统的主要操作为：、

（1）文件管理：包括目录管理，实现按名存取。

（2）文件存储空间的管理：文件的组织形式--逻辑结构和物理结构，分配与管理外部存取器。

（3）文件的存取控制：解决文件保护、保密和共享。

（4）提供方便的用户接口--系统调用。系统调用的主要内容有：文件的创建、打开、读、写、关闭、删除等。

26.答：文件：具有符号名的一组相关元素的有序序列，是一段程序或数据集合。

     文件系统：包含文件管理程序（文件与目录的集合）和所管理的全部文件。

     文件系统的功能包括：⑴、分配与管理外部存储器，用户以文件形式存放信息并可按名存取

⑵、提供合适的存储方法，如键盘命令和系统调用，以及文件的创建create、打开open、

   关闭 close、读写read/write、删除deledte、和重命名rename等。

⑶、文件的共享与保护，解决文件名中的冲突与存取权限的控制。

27.答：文件目录即文件名址录。它是一张记录所有文件的名字及其存放地址的目录表。表中还应包括关于文件的说明和控制方面的信息。文件目录一般包含：文件名、文件逻辑结构（说明该文件的记录是否定长，记录长度及 记录个数等）、文件在存储器中的物理位置、存取控制信息（登记文件主本人及其他用户具有的存取权限）、管理信息（如建立日期等）、文件类型。

28.答：文件的三种物理结构是 顺序文件、链接文件和索引文件。

29.答：逻辑文件：结构是用户所观察到的文件组织形式，逻辑文件是用户可直接处理的数据内容，它独立于物理特性，又称为组织文件。逻辑文件是用户观点，研究用户“思维”中的抽象文件，为用户提供一种逻辑结构清晰，使用简便的逻辑文件形式，用户按照这种形式去存储、检索、加工有关文件信息。

  物理文件：有实际存储结构的文件，是在外存上实际存储的文件，与存储介质的存储性能有关。物理文件是实现观点，系统按物理结构形式去和外部设备打交道。

30.答：文件系统所要解决的核心问题，就是按照充分发挥主机和外部设备效率的原则，把信息的逻辑结构映像成设备介质上的物理结构，把用户的文件操作转换成相应的I/O指令。转换过程所使用的主要数据结构是文件目录和辅存空间使用情况表。所以目录管理的基本功能就是通过查目录能实现符号名与具体地址之间的转换。要求目录的编排应以如何能准确地找到所需文件为原则，而选择目录的方法应以查找速度快为准则。

31答：UNIX采用成组链接法进行空闲磁盘块的管理。例如，每个50个空闲块为一组，组中的头一块为“组长块”第一组的50个空闲块块号放在第二组的组长块中，而第二组的其余49块是完全空闲 的。第二组的50块号又放在第三组的组长块中。依次类推，组与组之间形成链接关系。最后一组的块号（可能不足50块）通常放在内存的一个专用栈（即专用块的空闲块号栈）结构中。这样，平常对盘块的分配和释放是在栈中进行（或构成新的一组）。

空闲块分配：当建立文件、需要分配空闲盘块时，总是先把专用块中表示栈深（即栈中有效元素的个数）的数值减1，这里就是40—1等于39。以39作为检索专用块中空闲块号栈的索引。由图中所示，得到盘块号111，它就是当前分出去的第一个空闲块。如果需要分配20个盘块，则上述操作就重复执行20次。如果当前栈深的值是1，需要分配2个空闲盘块，那么栈深值（1）减1，结果为0，此时系统做特殊处理：先根据0为索引得到盘块号150，它是第七十八组的组长；然后把150号盘块中的内容—下一组（即第七十七组）所有空闲盘块的数量（50）和各个盘块的块号分别放入专用块的栈深和空闲块号栈中，从而专用块的栈中就记载着有第七十七组盘块的情况；最后把150盘块分配出去。至此，分出去1块。接着再分配一块，此时工作简单多了：50—1结果是49，以49索引得到第七十七组的151号块。空闲块释放：在图5-17所示的情况下，如果要删除一个文件，它占用3个盘块，块号分别是69、75和87。首先释放69号块，其操作过程是：把块号69放在栈深40所对应的元素中，然后栈深值加1，变为41。接着分别释放75号块和87好块。最后，专用块中栈深的值为43，空闲块号栈中新加入的3个盘块出现的次序是69，75，87。如果栈深的值是50，表示该栈已满，此时还要释放一个盘块89号，则进行特殊处理：先将该栈中的内容（包括栈深值和各空闲块号）写到要释放的新盘块（即89号）中；将栈深及栈中盘块号清为0；以栈深值0为索引，将新盘块号89写入相应的单元中，然后栈深值加1，栈深值变为1。这样，盘块89号就成为新组的组长块。

成组链接法是UNIX系统中采用的空闲盘块管理技术，它兼备了空闲空间表法和空闲块链接法的优点，克服了两种方法都有的表（或链）太长的缺点。当然，成组链接法在管理上要复杂一些，尤其是盘块分配时出现栈空、盘块释放时遇到栈满的情况下，要作特殊处理。

32.答：文件存取控制方式有四种：

  ⑴存取控制矩阵：建立一个二维访问控制矩阵用以列出系统中所有用户和文件。其中，一维列出系统全部用户，另一维列出计算机系统的全部文件。矩阵元素“1”表示允许访问，“0”不允许。优点：一目了然。缺点：矩阵往往过于庞大。为快速存取而将其放到内存中，则要占据大量的内存空间。

  ⑵、用户权限表：把一个用户（或用户组）所要存取的文件名集中存放在一张表中，其中每个表目指明相应文件的存取权限。优点：便于查找权限。缺点：如果用户数或文件数多则过于庞大，不便查找。

  ⑶、使用口令：用户为自己的每个文件规定一个口令，并附在用户文件目录中。存取文件时必须提供口令，只有当提供的口令与目录中口令一致时才允许存取。优点：占存储空间少，方便。缺点：保护能力弱。

  ⑷、使用密码：存储时用“密码”对文件进行编码，取用文件时进行译码。优点：保密性强。在这个方案中，发方提供的代码键不存入系统。只有当用户要存取文件时，才需将代码送进系统。这样别人无法偷看或篡改别人的文件。缺点：必须花费大量编码和译码时间，增加了系统的开销。

33.答：虚拟盘是物理上不存在这样的盘，而是操作系统为用户借助其它存储介质实现的。优点是：方便用户。缺点是：由于是操作系统以外存为用户虚拟的，所以它受到转换速度以及外存物理特性所限。

34.答：系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口。利用系统调用，编程人员在源程序中动态请求和释放系统资源，调用系统中已有的功能来完成那些与机器硬件部分相关的工作以及控制程序的执行速度等。系统调用如同一个黑匣子，对使用者屏蔽了具体操作动作，只是提供了有关功能.有关文件系统的系统调用是用户经常使用的，包括文件的创建（create）、打开(open)、读(read)、写(write)、关闭(close)等。下面是一个有关文件系统的系统调用的例子。

main(argc,argv)

int argc;

 char *argv[];

{int fd1,fd2,fd3,n;

char buf[512],ch=’’;

fd1=open(argv[1],0); /*打开argv[1]对应的文件，返回标识符fd1*/

fd2=open(argv[2],0); /*打开argv[2]对应的文件，返回标识符fd2*/

fd1=create(argv[3],0644); /*创建argv[3]对应的文件，返回标识符fd3*/

while((n=read(fd1,buf,512))>0) /*从fd1中读n<=512字节入buf*/

write(fd3,buf,n); /*将buf中n个字节写入fd3*/

write(fd3,&ch,1); /*将换行符号写入fd3*/

while((n=read(fd2,buf,512))>0) /*从fd2中读n<=512字节入buf*/

write(fd3,buf,n); /*将buf中n个字节写入fd3*/

close(fd1); /*关闭文件*/

close(fd2); /*关闭文件*/

close(fd3); /*关闭文件*/}

操作系统课后习题答案5