磁盘存储器的管理

1 外存的组织方式

1.1 连续组织方式

• 连续组织方式的优点

  • 顺序访问容易
  • 顺序访问速度快

• 连续组织方式的缺点

  • 分配连续的存储空间
  • 必须知道文件长度
  • 删除与插入数据不灵活
  • 动态增长的文件分配空间问题

1.2 链接组织方式

• 隐式链接
• 显式链接

1.3 FAT 技术

• FAT12

  • 早期的 FAT12 文件系统
  • 以簇为单位的 FAT12 文件系统

• FAT16

• FAT32

1.4 NTFS 的文件组织方式

• NTFS 新特征
• 磁盘组织
• 文件的组织

1.5 索引组织方式

• 单级索引组织方式

• 多级索引组织方式

• 增量式索引组织方式

  • 增量式索引组织方式的基本思想

  • UNIX System V 的组织方式

    • 直接地址
    • 一次间接地址
    • 多次间接地址

2 文件存储空间的管理

2.1 空闲表法和空闲链表法

• 空闲表法

  • 空闲表
  • 存储空间的分配与回收

• 空闲链表法

  • 空闲盘块链
  • 空闲盘区链

2.2 位示图法

• 位示图

• 盘块的分配（步骤）

  • 1. 顺序扫描示图
  • 2. 转换盘块号
  • 3. 修改位示图

• 盘块的回收（步骤）

  • 1. 盘块号转换成行列号
  • 2. 修改位示图

2.3 成组链接法

• 空闲盘块的组织
• 空闲盘块的分配与回收

3 提高磁盘 I/O 速度的途径

3.1 磁盘高速缓存

• 数据交付方式

  • 数据交付
  • 指针交付

• 置换算法

• 周期性地写回磁盘

3.2 提高磁盘 I/O 速度的其他方法

• 提前读
• 延迟写
• 优化物理块的分布
• 虚拟盘

3.3 廉价磁盘冗余阵列 (RAID)

• 并行交叉存取

• RAID 的分级

  • RAID 0 级
  • RAID 1 级
  • RAID 2 级
  • RAID 3 级
  • RAID 4 级
  • RAID 5 级
  • RAID 6 级和 RAID 7 级

• RAID 的优点

  • 可靠性高
  • 磁盘 I/O 速度高
  • 性价比高

4 提高磁盘可靠性的技术

4.1 第一级容错技术 SFT-Ⅰ

• 双份目录和双份文件分配表

• 热修复重定向和写后读校验

  • 热修复重定向
  • 写后读校验方式

4.2 第二级容错技术 SFT-Ⅱ

• 磁盘镜像
• 磁盘双工

4.3 基于集群技术的容错功能

• 双机热备份模式
• 双机互为备份模式
• 公用磁盘模式

4.4 后备系统

• 磁带机

• 硬盘

  • 移动磁盘
  • 固定硬盘驱动器

• 光盘驱动器

  • CD-ROM 和 DVD-ROM
  • 刻录机

5 数据一致性控制

5.1 事务

• 事务的定义

• 事务记录

• 恢复算法

  • undo <Ti>
  • redo <Ti>

5.2 检查点

• 检查点的作用
• 新的恢复算法

5.3 并发控制

• 利用互斥锁实现“顺序性”
• 利用互斥锁和共享锁实现顺序性

5.4 重复数据的数据一致性问题

• 重复文件的一致性
• 链接数一致性检查