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783

18000/1024=17 余592

420000/1024=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。