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 #### 顺序文件
 
-文件中的记录一个接一个地顺序排列（逻辑上)，记录可以是定长的或可变长的。各个记录在物理上可以顺序存储或链式存储。
+文件中的记录一个接一个地顺序排列（逻辑上），记录可以是定长的或可变长的。各个记录在物理上可以顺序存储或链式存储。
 
 根据关键字与顺序之间的关系：
 
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   1. 如果块内回收后余留，则修改数据。
   2. 若回收数量大于等于余下，需要将超级块中的数据复制到新回收的块中，并修改超级块的内容，让新回收的块成为第一个分组。
 
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 ### 文件基本操作
 
+#### 创建文件
+
++ 进行Create系统调用时，需要提供的几个主要参数：
+  1. 所需的外存空间大小。
+  2. 文件存放路径。
+  3. 文件名。
++ 操作系统在处理Create系统调用时，主要做了两件事：
+  1. 在外存中找到文件所需的空间（空闲链表法、位示图、成组链接法等管理策略，找到空闲空间）。
+  2. 根据文件存放路径的信息找到该目录对应的目录文件，在目录中创建该文件对应的目录项。目录项中包含了文件名、文件在外存中的存放位置等信息。
+
+#### 删除文件
+
++ 进行Delete系统调用时，需要提供的几个主要参数：
+  1. 文件存放路径。
+  2. 文件名。
++ 操作系统在处理Delete系统调用时，主要做了几件事:
+  1. 根据文件存放路径找到相应的目录文件，从目录中找到文件名对应的目录项。
+  2. 根据该目录项记录的文件在外存的存放位置、文件大小等信息，回收文件占用的磁盘块。（回收磁盘块时，根据空闲表法、空闲链表法、位图法等管理策略的不同，需要做不同的处理）。
+  3. 从目录表中删除文件对应的目录项。
+
+#### 打开文件
+
++ 在很多操作系统中，在对文件进行操作之前，要求用户先使用Open系统调用“打开文件”，需要提供的几个主要参数：
+  1. 文件存放路径。
+  2. 文件名。
+  3. 要对文件的操作类型（如：r只读;
+rw读写等）。
++ 操作系统在处理open系统调用时，主要做了几件事：
+  1. 根据文件存放路径找到相应的目录文件，从目录中找到文件名对应的的目录项，并检查该用户是否有指定的操作权限。
+  2. 将目录项复制到内存中的“打开文件表”中。并将对应表目的编号返回给用户。之后用户使用打开文件表的编号来指明要操作的文件。
++ 打开文件表分为两种：
+  1. 系统打开文件表，只有一张，包括编号、文件名、外存地址、打开计数器（多少个进程打开了次文件）等。
+  2. 每一个进程的打开文件表，包括编号、文件名、读写指针、访问权限、系统表索引号等。
++ 打开文件时并不会把文件数据直接读入内存，而是提供索引号。“索引号”也称“文件描述符”。
+
+#### 关闭文件
+
++ 用户使用Close系统调用“打开文件”，需要提供的几个主要参数：
+  1. 文件存放路径。
+  2. 文件名。
++ 操作系统在处理Close系统调用时，主要做了几件事：
+  1. 将进程的打开文件表相应表项删除。
+  2. 回收分配给该文件的内存空间等资源。
+  3. 系统打开文件表的打开计数器count减1，若count=0，则删除对应表项。
+
+#### 读文件
+
++ 打开文件后可以“读文件”，将文件数据读入内存，才能让CPU处理。
++ 进程使用Read系统调用完成写操作，需要提供几个主要参数：
+  1. 在支持“打开文件”操作的系统中，只需要提供文件在打开文件表中的索引号（文件描述符）即可。
+  2. 文件存放路径。
+  3. 读入数据的数量（如:读入1KB）。
++ 操作系统在处理read系统调用时，会从读指针指向的外存中，将用户指定大小的数据读入用户指定的内存区域中。
+
+#### 写文件
+
++ 进程使用Read系统调用完成写操作，需要提供几个主要参数：
+  1. 在支持“打开文件”操作的系统中，只需要提供文件在打开文件表中的索引号（文件描述符）即可。
+  2. 文件存放路径。
+  3. 写回数据的数量。
+
 ### 文件共享
 
+多个用户共享同一个文件，意味着系统中只有“一份”文件数据。并且只要某个用户修改了该文件的数据，其他用户也可以看到文件数据的变化。
+
+文件共享方式分为：
+
++ 基于索引结点的共享方式：硬链接。
++ 基于符号链的共享方式：软链接。
+
+#### 硬链接
+
++ 在文件目录中提到，索引结点，是一种文件目录瘦身策略。由于检索文件时只需用到文件名，因此可以将除了文件名之外的其他信息放到索引结点中。这样目录项就只需要包含文件名、索引结点指针。
++ 索引结点中设置一个链接计数变量count，用于表示链接到本索引结点上的用户目录项数。
++ 不同目录下对于同一个文件的索引结点的命名可以是不同的。
++ 若某个用户决定“删除”该文件，则只是要把用户目录中与该文件对应的目录项删除，且索引结点的count值减1。
++ 若count>0，说明还有别的用户要使用该文件，暂时不能把文件数据删除，否则会导致指针悬空。
++ 若count=0，则系统需要删除文件。
+
+#### 软链接
+
++ 软链接就是共享时建立一个Link类型的文件，记录了要共享的文件的存放路径或任意一条硬链接路径，类似Windows系统的快捷方式。
++ 当访问共享文件时，回首先判断这个文件属于Link类型文件，然后根据其中记录的路径层层查找路径找到索引结点。
++ 若共享文件被删除了，则软链接失效。
++ 因为软链接访问共享文件时需要查询多层目录，所以有多层I/O操作，从而软链接访问速度慢于硬链接。
+
 ### 文件保护
 
+#### 口令保护
+
++ 为文件设置一个“口令”，用户请求访问该文件时必须提供“口令”。
++ 口令一般存放在文件对应的FCB或索引结点中。用户访问文件前需要先输入“口令”，操作系统会将用户提供的口令与FCB中存储的口令进行对比，如果正确，则允许该用户访问文件。
++ 优点：保存口令的空间开销不多，验证口令的时间开销也很小。
++ 缺点：正确的“口令”存放在系统内部，不够安全。
+
+#### 加密保护
+
++ 使用某个“密码”对文件进行加密，在访问文件时需要提供正确的“密码”才能对文件进行正确的解密。
++ 系统并不保存原始数据，而是加密过的数据。
++ 加密方式有异或加密等。
++ 优点：保密性强，不需要在系统中存储“密码”。
++ 缺点：编码/译码，或者说加密/解密要花费一定时间。
+
+#### 访问控制
+
++ 在每个文件的FCB（或索引结点）中增加一个访问控制列表（AccessControl List，ACL），该表中记录了各个用户可以对该文件执行哪些操作。
++ 访问类型包括：
+  + 读：从文件中读数据。
+  + 写：向文件中写数据。
+  + 执行：将文件装入内存并执行。
+  + 添加：将新信息添加到文件结尾部。
+  + 删除：删除文件，释放空间。
+  + 列表清单：列出文件名和文件属性。
++ 有的计算机可能会有很多个用户，因此访问控制列表可能会很大，可以用精简的访问列表解决这个问题。
++ 精简的访问列表：以“组”为单位，标记各“组”用户可以对文件执行哪些操作。当某用户想要访问文件时，系统会检查该用户所属的分组是否有相应的访问权限。所以系统也需要管理分组的信息。
++ 若想要让某个用户能够获取某种权限，需要把该用户放入有该权限的分组即可。
++ 如果对某个目录进行了访问权限的控制，那也要对目录下的所有文件进行相同的访问权限控制。
+
 ### 文件系统层次结构
 
+1. 设备。
+2. 相关模块
+   + 辅助分配模块：负责文件存储空间的管理，即负责分配和回收存储空间。
+   + 设备管理模块：直接与硬件交互，负责和硬件直接相关的一些管理工作。如分配设备、分配设备缓冲区、磁盘调度、启动设备、释放设备等。
+3. 物理文件系统：这一层需要把上一层提供的文件逻辑地址转换为实际的物理地址。
+4. 逻辑文件系统与文件信息缓冲区：用户指明想要访问文件记录号，这一层需要将记录号转换为对应的逻辑地址。文件信息缓冲区用来在调入索引表到内存时暂存索引表的内容。
+5. 存取控制模块：为了保证文件数据的安全，还需要验证用户是否有访问权限。这一层主要完成了文件保护相关功能。
+6. 文件目录系统：用户是通过文件路径来访问文件的，因此这一层需要根据用户给出的文件路径找到相应的FCB或索引结点。所有和目录、目录项相关的管理工作都在本层完成，如管理活跃的文件目录
+表、管理打开文件表等。
+7. 用户接口：文件系统需要向上层的用户提供一些简单易用的功能接口。这层就是用于处理用户发出的系统调用请求（Read、Write、Open、Close等系统调用）。
+8. 用户/应用程序。
+
+假设某用户请求删除文件“D:/工作目录/学生信息.xlsx”的最后100条记录：
+
+1. 用户需要通过操作系统提供的接口发出上述请求——用户接口。
+2. 由于用户提供的是文件的存放路径，因此需要操作系统一层一层地查找目录，找到对应的目录项――文件目录系统
+3. 不同的用户对文件有不同的操作权限，因此为了保证安全，需要检查用户是否有访问权限―-存取控制模块（存取控制验证层）。
+4. 验证了用户的访问权限之后，需要把用户提供的“记录号”转变为对应的逻辑地址――逻辑文件系统与文件信息缓冲区。
+5. 知道了目标记录对应的逻辑地址后，还需要转换成实际的物理地址――物理文件系统。
+6. 要删除这条记录，必定要对磁盘设备发出请求――设备管理程序模块。
+7. 删除这些记录后，会有一些盘块空闲，因此要将这些空闲盘块回收――辅助分配模块。
+
 ## 磁盘管理
+
+### 磁盘结构
+
++ 磁盘由空气过滤片、主轴、音圈马达、永磁铁、磁盘、磁头、磁头臂组成。
++ 磁盘的表面由一些磁性物质组成，可以用这些磁性物质来记录二进制数据。
++ 磁盘由多个盘片构成，盘片保存数据的一面就是盘面。一个盘片有一个或两个盘面。
++ 磁盘的盘面被划分成一个个磁道。这样的一个“圈”就是一个磁道。
++ 一个磁道又被划分成一个个扇区,每个扇区就是一个“磁盘块”。各个扇区存放的数据量相同。
++ 最内侧磁道上的扇区面积最小，因此数据密度最大。
++ 磁头用于读写盘面数据，需要把磁头移动到想要读/写的扇区所在的磁道。磁盘会转起来，让目标扇区从磁头下面划过，才能完成对扇区的读/写操作。
++ 每个盘面对应一个磁头。
++ 所以磁头都是链接在一个磁臂上，所有磁头的移动方向都是一致的。
++ 所有盘面中相对位置相同的磁道组成柱面。
++ 可用（柱面号，盘面号，扇区号）来定位任意一个磁盘块。
++ 地址读取方式：
+  1. 根据“柱面号”移动磁臂，让磁头指向指定柱面。
+  2. 激活指定盘面对应的磁头。
+  3. 磁盘旋转的过程中，指定的扇区会从磁头下面划过，这样就完成了对指定扇区的读/写。
++ 磁盘的分类：
+  + 磁头可以移动的称为活动头磁盘。磁臂可以来回伸缩来带动磁头定位磁道。
+  + 磁头不可移动的称为固定头磁盘。这种磁盘中每个磁道有一个磁头。
+  + 盘片可以更换的称为可换盘磁品。
+  + 盘片不可更换的称为固定盘磁品。
+
+### 磁盘操作时间
+
++ 寻找时间（寻道时间）Ts=s+m*n：在读/写数据前，将磁头移动到指定磁道所花的时间：
+  + 启动磁头臂是需要时间的。假设耗时为s。
+  + 移动磁头也是需要时间的。假设磁头匀速移动，每跨越一个磁道耗时为m，总共需要跨越n条磁道。
++ 延迟时间Tr=(1/2)*(1/r)=1/2r：通过旋转磁盘，使磁头定位到目标扇区所需要的时间。
+  + 磁盘转速为r（单位:转/秒，或转/分）。
+  + 1/r就是转一圈需要的时间。
+  + 找到目标扇区平均需要转半圈，因此再乘以1/2。
++ 传输时间Tt=b/(r*N)：从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间。
+  + 假设磁盘转速为r，此次读/写的字节数为b，每个磁道上的字节数为N。
+  + 每个磁道要可存N字节的数据，因此b字节的数据需要b/N个磁道才能存储。而读/写一个磁道所需的时间刚好又是转一圈所需要的时间1/r，T=(1/r)*(b/N)。
++ 操作时间=寻道时间Ts+延迟时间Tr+传输时间Tt。
++ 延迟时间和传输时间都与磁盘转速相关，且为线性相关。而转速是硬件的固有属性，因此操作系统也无法优化延迟时间和传输时间，操作系统只能通过磁盘调度算法优化寻道时间。
+
+### 磁盘调度算法
+
+磁盘调度算法用来优化寻道时间。
+
+**例题** 假设某磁盘的磁道为0~200号，磁头的初始位置是100号磁道，此时磁头正在往磁道号增大的方向，有多个进程先后陆续地请求访问55、58、39、18、90、160、150、38、184号磁道。
+
+#### 先来先服务算法
+
++ 即FCFS算法，根据进程请求访问磁盘的先后顺序进行调度。
++ 优点：
+  + 公平。
+  + 如果请求访问的磁道比较集中的话，算法性能还算过的去。
++ 缺点：如果有大量进程竞争使用磁盘，请求访问的磁道很分散，则FCFS在性能上很差，寻道时间长。
+
+对于例题，按照FCFS的规则，移动顺序为55、58、39、18、90、160、150、38、184号磁道。一共移动了498个磁道。平均寻找长度为55.3。
+
+#### 最短寻找时间优先算法
+
++ 即SSTF算法，会优先处理的磁道是与当前磁头最近的磁道。可以保证每次的寻道时间最短，但是并不能保证总的寻道时间最短。（其实就是贪心算法的思想，只是选择眼前最优，但是总体未必最优）。
++ 优点：性能较好，平均寻道时间短。
++ 缺点：
+  + 可能产生“饥饿”现象。产生饥饿的原因在磁头可能在一个小区域内来回来去地移动。
+  + 对于全局而言未必最优。
+
+对于例题，按照SSTF的规则，首先需要将号码排序，移动顺序为90、58、55、39、38、18、150、160、184。一共移动了248个磁道。平均寻找长度为27.5。
+
+#### 扫描算法
+
++ 也叫电梯算法，即SCAN算法，规定只有磁头移动到最外侧磁道的时候才能往内移动，移动到最内侧磁道的时候才能往移动。
++ 优点：
+  + 性能较好，平均寻道时间较短。
+  + 不会产生饥饿现象。
++ 缺点：
+  + 只有到达最边上的磁道时才能改变磁头移动方向，事实上，处理了最大和最小的磁道的访问请求之后就不需要再往两边移动磁头了。
+  + 对于各个位置磁道的响应频率不平均。（如假设此时磁头正在往右移动，且刚处理过90号磁道，那么下次处理90号磁道的请求就需要等磁头移动很长一段距离，而响应了184号磁道的请求之后，很快又可以再次响应184号磁道的请求了）。
+
+对于例题，按照SCAN规则，因为磁头向增大的方向移动，所以应该最开始访问150号，而SCAN规定只有到了最边上的磁道才能改变磁头移动方向，所以移动到184号后还要移动到200号才能往小方向移动磁头，移动顺序为150、160、184、200、90、58、55、39、38、18。一共移动了282个磁道，平均寻找长度为31.3。
+
+#### LOOK调度算法
+
++ 为了解决必须移动到两边磁道的缺点，LOOK规定如果在磁头移动方向上已经没有别的请求，就可以立即改变磁头移动方向。
++ 优点：比起SCAN算法来,不需要每次都移动到最外侧或最内侧才改变磁头方向，使寻道时间进一步缩短。
+
+对于例题，按照LOOK规则，到了184就可以立刻回头，所以移动顺序为150、160、184、90、58、55、39、38、18。一共移动了250个磁道，平均寻找长度为27.5。
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+#### 循环扫描算法
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++ 即C-SCAN算法，为了解决每个位置磁道的响应频率不平均，规定只有磁头朝某个特定方向移动时才处理磁道访问请求，而返回时直接快速移动至起始端而不处理任何请求。
++ 优点：比起SCAN来，对于各个位置磁道的响应频率很平均。
++ 缺点：
+  + 平均寻道时间更长。
+  + 只有到达最边上的磁道时才能改变磁头移动方向，事实上，处理了184号磁道的访问请求之后就不需要再往右移动磁头了。
+  + 磁头返回时其实只需要返回到18号磁道即可，不需要返回到最边缘的磁道。
+
+对于例题，按照C-SCAN规则，先访问150号，然后移动到200达到边缘，立刻返回到0的位置不处理，从0开始向右扫描，所以移动顺序为150、160、184、200、0、18、38、39、55、58、90。一共移动了390个磁道，平均寻找长度为43.3。
+
+#### C-LOOK调度算法
+
++ 为了解决必须移动到两边磁道的缺点，C-LOOK基于C-SCAN，规定如果在磁头移动方向上已经没有别的请求，就可以立即改变磁头移动方向，且磁头只用返回到有磁道访问请求的位置即可。
++ 优点：比起C-SCAN算法来，不需要每次都移动到最外侧或最内侧才改变磁头方向，使寻道时间进一步缩短.
+
+对于例题，按照C-LOOK规则，先访问150号，然后移动到184，立刻返回到最靠左的18号，开始向右扫描，所以移动顺序为150、160、184、18、38、39、55、58、90。一共移动了322个磁道，平均寻找长度为35.8。
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+#### N步扫描算法
+
++ 即NStepSCAN算法，在SSTF，SCAN及CSCAN几种调度算法中，都可能会出现磁臂停留在某处不动的情况，例如，有一个或几个进程对某一磁道有较高的访问频率，即这个(些)进程反复请求对某一磁道的I/O操作，从而垄断了整个磁盘设备。我们把这一现象称为“磁臂粘着”（Armstickiness）。
++ 在高密度磁盘上容易出现此情况。N步SCAN算法是将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子队列，磁盘调度将按FCFS算法依次处理这些子序列。而每处理一个队列时又是按SCAN算法，对一个队列处理完毕后，再处理其他队列。当正在处理某子序列时，如果又出现新的磁盘I/O请求，便将新请求进程放入其他队列，这样就可避免出现粘着现象。
++ 当N值取得很大时，会使N步扫描法的性能接近于SCAN算法的性能；当N=1时，N步SCAN算法便蜕化为FCFS算法。
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+#### 分步扫描算法
+
++ 即FSCAN算法，实质上是N步SCAN算法的简化，即FSCAN只将磁盘请求队列分成两个子队列。
++ 一个是当前所有请求磁盘I/O的进程形成的队列，由磁盘调度按SCAN算法进行处理。在扫描期间，将新出现的所有请求磁盘I/O的进程，放入另一个等待处理的请求队列。这样，所有的新请求都将被推迟到下一次扫描时处理。
+
+### 延迟时间处理
+
+磁头在读取一块内容后需要一段时间处理，由于盘片不断旋转，从而在处理本块内容时，回错过相邻扇区的处理，从而只能等待下次再旋转到此扇区进行读取，所以如果逻辑上相邻的扇区在物理上也相邻，则读入几个连续的逻辑扇区，可能需要很长的延迟时间。
+
+#### 交替编号
+
+让逻辑上相邻的扇区在物理上有一定的间隔，可以使读取连续的逻辑扇区所需要的延迟时间更小。
+
+#### 错位命名
+
+若相邻的盘面相对位置相同处扇区编号相同
+
+
+#### 磁盘地址结构设计
+
++ 为什么磁盘的物理地址是（柱面号，盘面号，扇区号）而不是（盘面号，面号，扇区号）。
++ 读取地址连续的磁盘块时，采用（柱面号，盘面号，扇区号）的地址结构可以减少磁头移动消耗的时间。
++ （柱面号，盘面号，扇区号）若要连续读取物理地址（000，00，000）~（000，01，111）的扇区，读取完（000，00，000）~（000，00，111）由于柱面号/磁道号相同，只是盘面号不同，因此不需要移动磁头臂。只需要激活相邻盘面的磁头即可。
++ 若物理地址结构是（盘面号，柱面号，扇区号），且需要连续读取物理地址（00, 000,000）~（00,001,111）的扇区，则（00,000,000）~（00,000,111）转两圈可读完，之后再读取物理地址相邻的区域，即（00,001,000）~（00,001,111 ），需要启动磁头臂，将磁头移动到下一个磁道，花费时间更多。
+
+