文件物理结构和存储空间管理
磁盘结构:
磁盘也和内存一样分块，并且块大小和内存块大小相同，方便数据交换。
一、文件物理结构
1、连续分配
文件连续分配在磁盘的块上，查找效率最高，磁头移动最快，但是产生碎片最多，不容易扩展。
下面用Python实现以下连续分配的逻辑
class Category: #文件目录 def __init__(self,size):
self.table=[]
self.disk = Disk(size) #模拟磁盘
def append(self,file_name,length):
t=[None]*2
t[0] = file_name
t[1] = self.disk.Distribution(length)
self.table.append(t)
class Disk:
def __init__(self,size):
self.table=[None]*size
def Distribution(self,length):
for index,v in enumerate(self.table):
if v==None and len(self.table)-length>0:
for j in range(index,index+length):
self.table[j] = True
return index
print("磁盘已经满了")
return -1
if __name__ == '__main__':
category = Category(100)
category.append("one",20)
category.append("three",30)
category.append("tow",15)
print(category.table)
print(category.disk.table)
2、链接分配
(1) 显式链接（支持随机访问）
文件目录表FCB：
文件名 .... 起始块号
a.txt
0
FAT文件分配表(长驻内存，方便查找):
一个磁盘一张FAT表
物理块号 下一个物理块号（-1表示没有）
0
3
1
2
2
-1
3
6
4
-1
6
-1
上面a.txt文件依次存放在0->3->6这三个块中
(2)隐式链接
只支持顺序访问、存在连续的块中,每个块同时也有指向下一个块的指针
FCB
文件名 .... 起始块号 结束块号
a.txt
0
6
下面用Python模拟
class Category: def __init__(self,fat_size):
self.table=[]
self.fat = FAT(fat_size)
def append(self,file_name,size):
file =[None]*3
file[0] = file_name
file[1] = size
file[2] = self.fat.FindEmpty()
if file[2]==-1:
print("没有空闲块")
return
self.fat.Distribution(file[2],file[1])
self.table.append(file)
class FAT:
def __init__(self,size):
self.table=[]
for i in range(size):
t = list()
t.append(i)
t.append(None)
self.table.append(t)
def Distribution(self,cur,size):
self.table[cur][1] = -1
for c in range(size):
self.table[cur][1] = self.FindEmpty()
cur = self.table[cur][1]
self.table[cur][1] = -1
def FindEmpty(self):
for i in self.table:
if i[1]==None:
return i[0]
return -1
if __name__ == '__main__':
fat_size = 100
category = Category(fat_size)
#
category.append("one",4)
category.append("tow",2)
category.append("three",20)
print(category.table)
for w in category.fat.table:
print(w[0],w[1])
3、索引分配
支持随机访问
FCB
文件名 ..... 索引块号
a.txt
13
索引表(每个文件都有一个索引表，FCB保存着索引表的物理块号)
逻辑块 物理块
0
6
1
98
2
5
3
12
4
4
上面文件存放的块号为6->98->5->12->4，一个索引表不够可以链接另外一个物理块再创建一个索引表
，这种链式效率慢，一般采用多级索引。
二、文件存储空间管理
分区
一个磁盘分为好几个文件卷或区，A盘B盘D盘等，这些都是逻辑分区，
通常将一个磁盘分为好几个逻辑分区，也可以把好几个磁盘划为一个逻辑分区
分区结构
在一个分区内分为目录区和文件区，目录区存放目录基本信息和索引、文件区存放具体数据
文件空闲空间管理
1、空闲区链表法
将连续的空闲块链接成链表，使用时寻找最佳空闲区、如何删除空闲链表节点、回收时加入链接尾部
2、位示图法
0 1 2 3 4 5
1
1
1
0
1
1
位为1代表非空闲块，根据磁盘块号算出位的位置，然后管理
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