考研复试操作系统面试题(四)-文件系统

写作目的:为了应对考研复试中的面试,我整理了导师可能提问的地方,力求用口语化的语言描述出来。

这只是一部分,陆续还有操作系统的其它章节,还会推出数据结构、计算机网络、数据库的复试题整理

思维导图在我的processon。如果对你有帮助就打赏一下吧。

https://www.processon.com/view/link/5e79c7ede4b06b852ff3a8e2

谈一下自己的感受:其实回答这些问题回答时可以简单也可以复杂,要是深入理解其中的原理就可以张口就来。我觉得最有价值的东西还是processon上的思维导图,文章的答案只是参考。自己过一遍比看答案更好,因为如果不能写出来或讲出来,说到底还是没有掌握。

什么是文件,什么是文件系统

文件是以计算机硬盘为存储载体存储在计算机上的信息的集合。用户进行输入输出是以文件为基本单位的,保存在文件中以便长期存储以及将来的访问。

文件系统:操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统。三个部分组成:与文件有关的软件、被管理文件、实施文件管理所需要的数据结构。

描述文件的组成

数据项、记录、文件

文件打开和关闭的过程

系统在首次使用文件时,使用系统调用open将指明文件的属性从外存复制到内存“打开文件表”的一个表目中,并将该表目的编号返回给用户。操作系统维护一个包含所有打开文件信息的表“打开文件表”。当用户需要一个文件操作时,可通过该表的一个索引指定文件,因此忽略了搜索环节。通常open会返回指向打开文件表中的一个条目的指针,用这个指针进行IO操作,简化了步骤,以后不用再用文件名。

硬链接和软链接方式的比较

硬链接:这种共享方式中,文件的物理地址和其它的文件属性不再放入目录项中,而是放在索引结点中。在文件目录中只设置文件名和指向索引结点的指针。索引结点中有计数器表示指向这个索引结点的用户目录项的个数。当删除时将索引结点的计数器减一,然后删除对应的用户目录项。当计数器为零时,就将文件彻底删除。

文件保护是什么?方式有哪些?

为了防止共享文件被未经核准的用户访问或修改,必须通过文件保护来控制用户对文件的存取。

文件保护通过:口令保护、加密保护、访问控制等方式来实现。

描述访问控制列表法

为每个文件建立一个访问控制列表,规定每个用户名和允许的访问类型。优点是可以使用复杂的访问方法,缺点是长度无法预计。

描述精简控制列表法

采用“拥有者、组、其他”三种用户类型。

描述文件系统的层次结构

有用户调用接口、文件目录系统、存取控制验证、逻辑文件系统与文件信息缓冲区、物理文件系统、辅助分配模块、设备管理程序模块参与。

以读文件过程为例子:用户要查看文件A,调用操作系统的“用户调用接口”。就经过了第一层。

操作系统得到命令后,查找目录以查找文件A的索引信息,经过了第二层。

在文件目录中找到了文件控制块,查看其中的与权限有关的内容,就经过了第三层。

先获得逻辑地址,这样就经过了第四层。再获取物理地址,就经过了第五层,寻址结束了。

找到这块空间后,如果要释放这个空间,就交个辅助分配模块。如果要输入输出就交给设备管理程序模块。

文件分配方式

连续分配、链接分配、索引分配。

文件存储空间管理

空闲表法、空闲链表法、位示图法、组成链接法;

单个文件的逻辑结构是否存在某些制约关系

文件的逻辑结构是用户可见的结构,也就是用户使用文件的结构。文件的物理结构是用户在存储器上的组织结构。单个文件的逻辑结构和物理结构没有明显的制约关系,但也要慎重选择。因为如果选择了不恰当的物理结构,也很难体现逻辑结构的特点。例如一个逻辑结构是顺序结构,而物理结构是隐式链接结构,从逻辑结构上看可以很快找出某个记录的地址,但是从物理结构上看却要一块一块查找。

描述磁盘调度算法并比较

先来先服务算法,最简单最公平,少量请求性能好,大量请求接近随机调度。

最短寻找时间优先:比先来先服务性能好,但会饥饿

扫描算法:性能好,避免了饥饿,但对远离磁头的一段不公平

循环扫描:消除了两段请求的不公平。

在磁盘上读写操作需要那几部分时间

寻道时间、延迟时间、传输时间。寻道时间占用的时间是最长的。

存储一个文件时、当一个磁道存储不下,剩下部分是存在同一个盘面的不同磁道好,还是存在同一个柱面的不同盘面好。

后者更好,因为寻道耗时间。

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