オペレーティングシステムの原則第 10 章ファイルシステム

学部生向けのオペレーティングシステムの原則学習記録
学習記録ファミリーバケット

第 10 章ファイルシステム

10.1 ファイルの概念

file: ファイル名を含む関連情報のコレクション

ファイル名: ユニークで覚えやすい

ファイル構造: プログラムがファイルの内容を理解しやすい

非構造化: テキストストリーム、バイトストリーム
シンプルなレコード構造: 線形、固定長、可変長、HTML ドキュメント
複雑な構造: フォーマットされたドキュメント、マルチメディアファイル

ファイルの種類: 通常、拡張子によって決まります (「.」で区切られたファイル拡張子とも呼ばれます)。

10.2 ファイル操作

ファイルを開く操作があるのはなぜですか?

次のデータ構造が必要です。

開いているファイルの表: 開いているファイルを追跡します
ファイルポインタ: 最後の読み取りおよび書き込み場所を指す

10.3 ファイル構造

論理ファイル

ユーザーに提示されるファイルの組織構造

ファイル論理構造とも呼ばれます

論理ファイルは、ファイルのアクセス方法を決定します

ファイルアクセス方法:

シーケンシャルアクセス: 次々にアクセス、典型的な代表: テープ上のファイル
直接アクセス: ファイルへのパスを指定できます。一般的なデバイス: ディスク

論理ファイル	保管所	データへのアクセス
シーケンスファイル	~40MB	~400K
直接ファイル	~100MB	100B
索引ファイル	~44MB	44B

10.4 ファイルディレクトリ

ファイル制御ブロック FCB: ファイル操作に必要な各種属性を格納

i ノード (下位 ds)

インデックスノード: ディレクトリエントリは、ファイル名とポインタ (ファイルの場所など、ファイル名以外の情報を格納する i ノードを指す) の 2 つだけを保持します。

単一レベルのディレクトリ

2 レベルのディレクトリ

ツリーディレクトリ

有向非巡回グラフ: ファイル共有

ハードリンクとソフトリンク

以下のリンクをクリックして、特定の用途を表示します

ハードリンクとシンボリックリンクの違い - 簡単な本 (jianshu.com)

ハードリンク機能:

ハードリンクの役割は、ファイルが複数の有効なパス名を持つことを許可することです。これにより、ユーザーは重要なファイルへのハードリンクを確立して、「偶発的な削除」機能を防ぐことができます。コネクションを1つ削除しても、ノード自体や他のコネクションには影響せず、最後のコネクションを削除した場合のみ、ファイルのデータブロックとディレクトリのコネクションが解放されます。つまり、ファイルが本当に削除される条件は、そのファイルに関連するすべてのハードリンクされたファイルが削除されることです。

また、リンク名を . で始まる隠しファイルとして作成すれば、プライバシーをうまく隠すこともできます。

ソフトリンク機能:

ソフトリンクは、シンボリックリンク (Symbolic Link) とも呼ばれます。ソフトリンクファイルは、Windows のショートカットに似ています。実際には特別なファイルです。シンボリックリンクでは、ファイルは実際には別のファイルの場所に関する情報を含むテキストファイルです。

長所と短所：

ソフトリンクは、ハードリンクの欠点を克服します. ファイルシステムの制限はなく、すべてのユーザーがディレクトリを指すシンボリックリンクを作成できます. したがって、現在はより広く使用されており、柔軟性が高く、異なるマシンや異なるネットワーク間でファイルをリンクすることさえできます.

もちろん、ソフトリンクにはハードリンクにはない欠点もあります。リンクファイルには元のファイルのパス情報が含まれているため、元のファイルをあるディレクトリから別のディレクトリに移動してからリンクファイルにアクセスすると、システムはそれを見つけられず、ハードリンクは無効になります。この欠陥がなければ、必要に応じて移動できます。また、新しいインデックスノードを作成し、元のファイルのパスを保存するために、システムが追加の領域を割り当てる必要があります。

MOOCユニットワーク

1. ファイルシステムの各ディレクトリファイルには最大 40 個の下位ファイル (ディレクトリファイルまたは通常ファイル) を格納でき、各物理ブロックには 10 個のディレクトリエントリを格納できます。下位レベルのファイルがディレクトリファイルの場合、上位レベルのディレクトリはディレクトリファイルの最初のブロックを指し、それ以外の場合は、通常のファイルのファイル制御ブロックを指します。私の質問は次のとおりです。1
) 単一レベルのディレクトリが使用されている場合、最大でいくつの物理ブロックを読み取って、少なくともファイルを見つける必要がありますか?
2) 2 次ディレクトリが使用されている場合、ファイルを見つけるために読み込む必要がある物理ブロックの最大数と最小数は?

シングルレベルディレクトリ: 最大 5 物理ブロック、最小 2 物理ブロック、FCB の読み取りも 1 回の物理ブロックの読み取りとしてカウントされます

セカンダリディレクトリ: 最大 9 物理ブロック、最小 3 物理ブロック

2. Unix システムのファイルシステムに i-node を導入する目的は何ですか? 例を挙げてください。

ディレクトリエントリのサイズを減らすと、読み取りブロックの数も減ります。

例：

物理ブロックサイズが 4KB で、特定のディレクトリに 10,000 個のファイルがあるとします。

各ファイルの FCB (ディレクトリエントリ) サイズは 2KB です。

カタログファイルサイズ：20000KB

ディレクトリファイルに必要な物理ブロック数: 5000 ブロック

ファイルを取得するためにアクセスする必要がある物理ブロックの平均数: (5000+1)/2=2500.5

inode の使用後、inode のサイズは 64B です

ディレクトリファイルサイズ: 640000B=625KB

ディレクトリファイルに必要な物理ブロック数: 157 ブロック

ファイルを取得するためにアクセスする必要がある物理ブロックの平均数: (157+1)/2=79

3. Windows で使用されるシンボリックリンクの長所と短所について教えてください。

利点:

欠点:

リンクファイルには元のファイルのパス情報が含まれているため、元のファイルがあるディレクトリから別のディレクトリに移動された後、リンクファイルにアクセスすると、システムは元のファイルを見つけることができません。

新しい inode を作成し、元のファイルのパスを保存するために、システムが追加のスペースを割り当てる必要があります。

4. シーケンシャルファイルを使用するのに適したファイルと、直接ファイルを使用するのに適したファイルを説明する例を教えてください。なぜ？

ファイル情報は順番に保存され、シーケンシャルファイルは 1 レコードごとのアクセスに使用されます。このようなファイルは順番にしかアクセスできないため、保存にはシーケンシャルファイルを使用することをお勧めします。

ファイルの特定のレコードを直接検索してアクセスしたい場合は、ダイレクトファイルを使用します。これは、特定の場所に直接アクセスしたい人にとって、直接ファイルアクセスが効率的であり、すばやく検索できるためです。

5. ツリーディレクトリでは、ディレクトリレベルを増やしたほうがよいですか。なぜ？例を挙げてください

ツリーディレクトリ内のファイルを検索するには、パス名に従って段階的に中間ノードにアクセスする必要があるため、ディレクトリレベルが多いほど良いというわけではありません。クエリ速度。ディレクトリレベルが多い場合、ディスクアクセス時間が多くなる可能性があります。