文件管理、磁盘管理

文件和文件系统
文件管理：把所管理的程序和数据组织成一系列的文件，并能进行合理的存储、使用等操作。
文件系统模型

文件读/写操作 = 检索 + 读/写。

文件的逻辑结构
有结构文件（记录式）
①定长记录
②变长记录
无结构文件（字符流式）
字节为单位，利用读写指针依次访问。
系统对该类文件不需格式处理。

顺序文件
两种记录排列方式
串结构：按记录形成的时间顺序串行排序。记录顺序与关键字无关；
顺序结构：按关键字排序。

顺序文件的优缺点：
不方便随机存取某条记录，但适用批量存取的场合。
适合磁带等特殊介质。
单记录的查找、修改等交互性差；增减不方便（改进办法：把增删改的记录登记在一个事务文件中，在某段时间间隔后再与原文件合并更新）。

索引文件
一个索引文件可以有多个索引表

索引顺序文件
既要方便，又要降低开销
本方式是最常见的一种逻辑文件形式。
将顺序文件的所有记录分组
还是建立索引表，但每个表项记录的是每组第1条记录的键值和地址。
组内记录仍按顺序方式检索和使用。
检索一条记录的过程：
先计算记录是在第几组，然后再检索索引确定组在哪里后，在组内顺序查找。
可利用多级索引，进一步提高检索效率。

直接文件
给定键值（如学号）不需顺序检索直接得到记录的物理地址

FAT表的相关计算
表项个数 = 盘块个数= 容量 / 盘块大小
表项大小，决定于盘块数量编号需要的位数
FAT表大小 = 表项个数 * 表项大小
以半字节（0.5B=4b）为基本单位

单级索引分配
多级索引
混合组织索引

存储空间的管理
1）空闲表和空闲链表法
空闲表法
常用于连续分配管理方式
数据结构
系统为外存上的所有空闲区建立一张空闲表
每个空闲区对应一个空闲表项
（表项包括序号、空闲区的第一个盘块号、空闲盘块数等。）
将所有空闲区按其起始盘块号递增的次序排列
存储空间的分配与回收操作
与内存的动态分配类似，同样可采用首次适应算法、循环首次适应算法等。
回收主要解决对数据结构的数据修改。

空闲链表法
将所有空闲盘区拉成一条空闲链。
数据结构：链根据构成链所用基本元素的不同，可把链表分成两种形式：
空闲盘块链
空闲盘区链
将磁盘上的所有空闲空间，以盘块为单位拉成一条链。
因创建文件而请求分配空间时，系统从链首依次摘下适当数目的空闲盘块分配给用户。
因删除文件而释放存储空间时，系统将回收的盘块依次插入空闲盘块链的末尾。

2）位示图法
利用二进制的一位来表示一个盘块的使用情况。
值为0表示对应的盘块空闲，为1表示已分配。有的系统则相反。
磁盘上的所有盘块都有一个二进制位与之对应，这样由所有盘块所对应的位构成一个集合，称为位示图。

3）成组链接法
所有盘块按规定大小划分为组；
组间建立链接；
组内的盘块借助一个系统栈可快速处理，且支持离散分配回收。

目录管理
对文件实施有效的管理，必须对它们加以妥善组织，主要是两大操作：
基本信息记录(FCB,目录项)
方便检索、管理（目录操作）