操作系统复习题(5)

（2）旋转延迟时间Tr：是指定扇区旋转到磁头下面所需要的时间，与磁盘转速有直接关系，设r为磁盘转速，则Tr平均＝1/(2r)。若r＝7200转/分钟，则Tr为4.05ms。

（3）传输时间Tt：把数据从磁盘读出或向磁盘写入所需要的时间，它与磁盘的转速以及要读/写的字节数有关。

综上所述，可将磁盘访问时间Ta表示为：

Ta＝寻道时间Ts＋旋转延迟时间Tr＋传输时间Tt

第五章习题

1．什么是文件？什么是文件系统？文件系统有哪些功能？ 参考答案：

文件是具有符合名的、在逻辑上有完整意义的信息项的有序集合。所谓文件系统是指被管理的文件、对文件进行管理的一组软件以及实现管理功能所需要的数据结构的总体。

文件系统的功能：文件存储空间的管理、文件目录管理、文件读写管理、文件共享与保护。

2．什么是文件的逻辑结构？文件的逻辑结构有哪些？ 参考答案：文件的逻辑结构是从用户观点出发所观察到的文件结构，它独立于文件的物理特性，用户也是按照逻辑结构来使用文件的。文件的逻辑结构可分为有结构文件和无结构文件两大类。

3．什么是文件的物理结构？文件的物理结构有哪些？各有什么特点？ 参考答案：文件的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，它与存储介质的物理特性、文件的存取方法以及所采用的存储空间的分配方式都有关。

文件的物理结构及其特点如下：

（1）连续文件：连续文件又称为顺序文件，它是把逻辑文件中的信息顺序地存放到一组邻接的物理盘块中而形成的物理文件。显然，这种文件结构保证了文件中逻辑记录的顺序与外存中文件占用盘块的顺序的一致性。连续文件的最大优点是顺序存取速度快，其缺点是由于存储文件要求有连续的存储空间，不便于文件的动态增长，且容易使外存产生碎片，降低了外存的利用率。

（2）链接文件：把一个逻辑上连续的文件分散存放在多个不要求连续的盘块中，再使用链接指针将这多个可能不连续的盘块链接起来，这样形成的物理文件称为链接文件。链接文件消除了外存的碎片，提高了外存的利用率，同时使文件很容易实现动态增长。根据对链接指针处理方式的不同，链接文件又可分为隐式链接和显示链接两种。

（3）索引文件：仍然是把一个逻辑上连续的文件分散存放在多个不要求连续的盘块中，并为该文件建立一张索引表，每个逻辑块占一个表项，按逻辑块号排列，表项内容为该逻辑块所对应的物理盘块号。然后再把索引表本身存放在另一个盘块中，把这个存放索引表的盘块称为索引块，并把索引块的盘块号作为文件的物理地址填入文件目录项中。

4．文件控制块中主要包括哪些内容？ 参考答案：

虽然不同的系统，其文件控制块的内容和格式不完全相同，但通常都包括以下三类信息：基本信息、存取控制信息和使用信息。

（1）基本信息。包括文件名、用户名、文件类型、文件的物理地址、文件长度、文件的逻辑结构和物理结构等。其中用户名主要是指文件主和授权用户；而物理地址的内容通常与文件的物理结构有关，对于连续文件和链接文件，应说明起始盘块号，而对于索引文件，应给出其索引块号。

（2）存取控制信息。分别给出文件主、伙伴用户、一般用户的存取权限。

（3）使用信息。包括文件的建立日期及时间、上次存取文件的日期及时间、当前的使用信息等。

5．什么是文件目录？系统对目录管理的要求有哪些？ 参考答案：系统中所有文件控制块的有序集合构成文件目录，一个文件控制块就是一个目录项，文件目录存放在磁盘上。

操作系统对文件目录管理通常有以下几方面的要求： （1）实现“按名存取”。即用户只需提供文件名，就可对文件进行存取。这是目录管理最基本的功能，也是文件系统向用户提供的最基本的服务。

（2）提高目录的检索速度。合理地组织目录结构，可加快目录的检索速度，从而提高文件的存取速度。对于大中型文件系统来说，这是一个很重要的设计目标。

（3）允许文件重名。为了便于用户按照自己的习惯来命名和使用文件，文件系统应该允许对不同的文件取相同的名字。

（4）允许文件共享。在多用户系统中，应该允许多个用户共享一个文件，这样，就只需在外存上保留一份该文件的副本，从而节省大量的存储空间，并方便用户共享文件资源。

6．目前常用的目录结构是哪种结构？它有什么优点？

参考答案：目前常用的目录结构是多级目录，或称树型目录。与单级和两级目录结构相比，多级目录结构具有以下优点：

（1）层次清楚。系统或用户可以把不同类型的文件放置在不同的子目录下，便于查找；同时不同层次和不同用户的文件可以被赋予不同的存取权限，有利于文件的保护。

（2）解决了文件重名问题。在多级目录结构中，不仅允许不同用户可以使用相同的名字去命名不同的文件，而且允许同一用户在自己的不同子目录中使用相同的文件名。

（3）便于实现文件共享。允许不同的用户按自己的命名习惯为共享文件赋予不同的名字，即不同的用户可使用不同的文件名访问同一个共享文件。

（4）搜索速度快。由于对多级目录的查找每次只查找目录的一个子集，因此其搜索速度较单级、两级目录更快。

7．某文件是链接文件，由5个逻辑记录组成，每个逻辑记录的大小与磁盘块大小一致，均为512B，依次存放在25，30，32，60，78号盘块上。若要存取文件的第1518逻辑地址处的信息，需要访问哪一个磁盘块？

参考答案： 逻辑盘块号 = 1518 MOD 512 = 2

块内地址 = 494

逻辑盘块号2对应的物理盘块号为32，所以需要访问32这个磁盘块。 8．文件存储空间有哪些管理方法？各适用于什么物理文件？Unix系统采用哪种方法？ 参考答案：目前常用的磁盘空间的管理方法有空闲表法、空闲块链表法、位示图法和成组链接法。其中空闲表法适用于连续文件，空闲块链表法、位示图法和成组链接法可适用于链接文件、索引文件。Unix系统采用成组链接法。

9．有一磁盘组共有10个盘面，每个盘面上有120个磁道，每个磁道有20个扇区。假定分配以2KB为单位，若使用位示图管理磁盘空间，则位示图需要占用多少空间？

参考答案：

盘块数 = 磁盘组的总空间大小/ (字节数/盘块)

= (盘面数 × 磁道数/盘面 × 扇区数/磁道 × 字节数/扇区) / (字节数/盘块)

= 10 × 120 × 20 × 512 / (2 × 1024) = 6000

所以位示图共占用6000bit（750B）。 10．比较目前常用的几种文件共享方式。你认为哪种文件共享方式同时适合本地文件共享和远程文件共享？

参考答案：目前常用的文件共享的方法有基于索引节点的共享方式和利用符号链实现文件共享。采用基于索引节点的共享方式，只有链接计数等于1时，文件主才能删除文件。而利用符号链实现文件共享就解决了这个问题，利用符号链实现文件共享，只有文件主才拥有指向索引节点的指针，而共享该文件的其他用户，只有该文件的路径名，没有指向其索引节点的指针，这样，当文件主删除一共享文件后，所有共享该文件的用户目录项中不会留下悬空指针。利用符号链实现文件共享同时适合本地文件共享和远程文件共享

11．有哪些文件保护方法？各有何优缺点？

参考答案：通常有口令保护、加密保护、为文件设置使用权限等方法。口令保护是实现文件保护的一种简单方法，缺点是对文件不能控制存取权限，所有知道口令的用户都具有与文件主相同的存取权限。加密保护适用于数量较少的比较重要的文件的保护，但会增加系统开销，降低文件读写速度，知道密码的用户都具有与文件主相同的存取权限。为文件设置使用权限，可对不同用户设置不同的文件使用权限，使文件的保护级别更灵活。

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