文件目录结构有哪几种，各有啥优缺点

Posted 2023-05-07

参考技术A 内核是操作系统最基础的构件，因而，内核结构往往对操作系统的外部特性以及应用领域有着一定程度的影响。尽管随着理论和实践的不断演进，操作系统高层特性与内核结构之间的耦合有日趋缩小之势，但习惯上，内核结构仍然是操作系统分类之常用标准！内核的结构可以分为单内核、微内核、混合内核、外内核等。单内核（Monolithickernel），又称为宏内核。单内核结构是操作系统中各内核部件杂然混居的形态，该结构于1960年代（亦有1950年代初之说，尚存争议），历史最长，是操作系统内核与外围分离时的最初形态。微内核（Microkernel），又称为微核心。微内核结构是1980年代产生出来的较新的内核结构，强调结构性部件与功能性部件的分离。20世纪末，基于微内核结构，理论界中又发展出了超微内核与外内核等多种结构。尽管自1980年代起，大部分理论研究都集中在以微内核为首的“新兴”结构之上，然而，在应用领域之中，以单内核结构为基础的操作系统却一直占据着主导地位。混合内核（Hybridkernel）像微内核结构，只不过它的组件的在核心态中运行，以获得更快的执行速度。外内核（Exokernel）的设计理念是尽可能的减少软件的抽象化，这使得开发者可以专注于硬件的抽象化。外核心的设计极为简化，它的目标是在于同时简化传统微内核的讯息传递机制，以及整块性核心的软件抽象层。在众多常用操作系统之中，除了QNX和基于Mach的UNIX等个别系统外，几乎全部采用单内核结构，例如大部分的Unix、Linux，以及Windows（微软声称WindowsNT是基于改良的微内核架构的，尽管理论界对此存有异议）。微内核和超微内核结构主要用于研究性操作系统，还有一些嵌入式系统使用外核！ 参考技术B 文件目录结构又称文件索引结构，分有一级文件索引、二级文件索引和三级文件索引三种。
一级文件索引（直接索引）结构中：在文件目录表项中有一组表项用于索引，每一个表项登记的是逻辑记录所在的磁盘块号。逻辑记录与磁盘块号的大小相等，都为512B。一级索引是在创建表激活后由系统自动创建的，具有稳定、数据含量大的优点，缺点是不可修改且检索效率低。
二级文件索引（一级间接索引）结构中：文件目录中有一组表项，其内容登记的是第一级索引表块的块号。第一级索引表块中的索引表登记的是文件逻辑记录所在的磁盘块号。二级索引优点为可供用户修改，但缺点是安全性能和稳定性低。
三级文件索引（二级间接索引）结构中：文件目录项中有一组表项，其内容登记的是第二级索引表块的块号。第二级索引表块中的索引表项登记的是第一级索引表块的块号，第一级索引表项中登记的是文件逻辑记录所在的磁盘块号。该结构检索效率高，但是数据含量少。
扩展资料
文件目录结构三者属于渐进关系，构建下一级的文件索引需先完全构建上一等级的目录结构方可构建。文件索引结构是指一个文件的信息存放在若干不连续的物理块中，系统为每个文件建立一个专用的数据结构——索引表，并将这些块的块号存放在索引表中。
其次，三种文件目录结构均具有保留了链接结构的优点，同时解决了其缺点，即能顺序存取，又能随机存取，满足了文件动态增长，插入、删除的需求，也能充分利用外存空间。缺点是本身带来的系统开销。
参考资料来源：百度百科-多级索引
参考资料来源：百度百科-索引 参考技术C ⑴文件、文件系统的概念？
答：文件是具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的有序序列。
文件系统就是操作系统中实现文件统一管理的一组软件、被管理的的文件以及为实施文件管理所需的一些数据结构的总称。
⑵文件从不同角度（性质和用途、信息的保存期限、保护方式、逻辑结构、物理结构、存取方式、内容，特别是逻辑结构和物理结构），可以分哪几类？
答：根据不同角度，可以将文件划分为不同类别：
1、按性质和用途可分为：
系统文件；库文件；用户文件；
2、按信息的保存期限可分为：
临时文件；永久性文件；档案文件；
3、按文件的保护方式可分为：
只读文件；读写文件；可执行文件；无保护文件；
4、按文件的逻辑结构可分为：
流式文件；记录式文件；
5、按文件的物理结构可分为：
顺序文件；链接文件；索引文件；Hash文件；索引顺序文件
6、按文件的存取方式可分为：
顺序存取文件；随机存取文件；
7、按文件内容可分为：
普通文件；目录文件；特殊文件
⑶文件系统的功能和优点？
答：文件系统的功能：
1、统一管理文件存储空间（即外存），实施存储空间的分配与回收；
2、确定文件信息的存放位置及存放形式；
3、实现文件从名字空间到外存地址空间的映射，即实现文件的按名存取；
4、有效实现对文件的各种控制操作（如建立、撤消、打开、关闭文件等）和存取操作（如读、写、修改、复制、转储等）；
5、实现文件信息的共享，并且提供可*的文件保密和保护措施。
文件系统的优点：
1、按名存取文件，以对用户透明的方式实现对名字空间的管理和信息浮动，使用方便灵活；
2、采取保护、保密措施，安全可*；
3、实现文件共享，节省空间和时间开销。

嵌入式操作系统内存管理有哪几种，各有何特性

嵌入式系统所用到的内存管理机制主要有以下两种：

    1、虚拟内存管理机制：

    有一些嵌入式处理器提供了MMU，在MMU具备内存地址映射和寻址功能，它使操作系统的内存管理更加方便。如果存在MMU ，操作系统会使用它完成从虚拟地址到物理地址的转换， 所有的应用程序只需要使用虚拟地址寻址数据。 这种使用虚拟地址寻址整个系统的主存和辅存的方式在现代操作系统中被称为虚拟内存。MMU 便是实现虚拟内存的必要条件。虚拟内存的管理方法使系统既可以运行体积比物理内存还要大的应用程序，也可以实现“按需调页”策略，既满足了程序的运行速度，又节约了物理内存空间。
 在Linux系统中，虚拟内存机制的实现实现为我们提供了一个典型的例子：在不同的体系结构下， 使用了三级或者两级页式管理，利用MMU 完成从虚拟地址到物理地址之间的转换。基于虚拟内存管理的内存最大好处是：由于不同进程有自己单独的进程空间，十分有效的提高了系统可靠性和安全性。

    2、非虚拟内存管理机制：

    在实时性要求比较高的情况下，很多嵌入式系统并不需要虚拟内存机制：因为虚拟内存机制会导致不确定性的 I/O阻塞时间， 使得程序运行时间不可预期，这是实时嵌入式系统的致命缺陷；另外，从嵌入式处理器的成本考虑，大多采用不装配MMU 的嵌入式微处理器。所以大多嵌入式系统采用的是实存储器管理策略。因而对于内存的访问是直接的，它对地址的访问不需要经过MMU，而是直接送到地址线上输出，所有程序中访问的地址都是实际的物理地址；而且，大多数嵌入式操作系统对内存空间没有保护，各个进程实际上共享一个运行空间。一个进程在执行前，系统必须为它分配足够的连续地址空间，然后全部载入主存储器的连续空间。

    由此可见，嵌入式系统的开发人员不得不参与系统的内存管理。从编译内核开始，开发人员必须告诉系统这块开发板到底拥有多少内存；在开发应用程序时，必须考虑内存的分配情况并关注应用程序需要运行空间的大小。另外，由于采用实存储器管理策略，用户程序同内核以及其它用户程序在一个地址空间，程序开发时要保证不侵犯其它程序的地址空间，以使得程序不至于破坏系统的正常工作，或导致其它程序的运行异常；因而，嵌入式系统的开发人员对软件中的一些内存操作要格外小心。
UCOS就是使用非虚拟内存管理的一个例子，在UCOS中，所有的任务共享所有的物理内存，任务之间没有内存保护机制，这样能够提高系统的相应时间，但是任务内存操作不当，会引起系统崩溃。

 

段式存储管理和页式存储管理的本质区别：

    页式存储管理中的逻辑地址有页号和业内地址两部分组成，但作业仍然使用连续的逻辑地址，可把它看作是一维的（线性的）地址结构。用户没有分页的概念，操作系统把作业信息装入主存时才按照块长进行分页。

    段式存储管理中的逻辑地址有段号和段内地址两部分组成。他支持用户的分段，每段内的逻辑地址是连续的，而段与段之间的逻辑地址是不连续的。因此段式存储管理中的逻辑地址实际上是采用了二维的地址结构。