操作系统--设备驱动的抽象--磁盘

操作系统提供多层抽象

生磁盘

信息的读写本质上是磁生电，电生磁的过程。直接操作磁盘无非就是一些out指令。

磁盘的第一层抽象：扇区--->盘块

磁盘访问时间=写入控制器时间+寻道时间+旋转时间+传输时间。

盘块：多个扇区

扇区的读写，耗费的时间主要在寻道上。

操作系统提供：抽象+效率

1. 三维地址到一维地址的抽象
2. 相邻盘块相邻编址，加快寻道效率。
3. 每次读一个扇区-->每次读一个盘块，用空间换时间提高效率。

 

磁盘的第二层抽象：多个进程通过队列使用磁盘
调度算法的改进：（思维的递进）

　　FIFO:先来先服务。缺陷：由于磁盘扇区编址特定性，而访问磁盘扇区有随机性，磁头在长途奔袭，寻道反复，效率低。

      最短寻道算法：先服务离当前磁头最近的盘块。缺陷：中间磁道号被服务的概率要高于边缘磁道，不够公平。

　　电梯算法：一次扫描，从高盘块号到低盘块，扫描一次后立刻回位，边缘和中间的盘块被扫描绝对公平；

生磁盘的使用：进程访问磁盘，给出盘块号，操作系统首先换算成扇区号，然后将该进程的访问做成一个磁盘请求，将该请求加入电梯队列，进程睡眠，磁盘中断处理请求，做真正的out工作，然后唤醒进程。

 

熟磁盘

磁盘的第三层抽象：伟大的文件视图

　　从文件字符流映射到盘块，操作系统封装了这种映射。 

　　1.数组映射：

FCB file control block中 ，保存了inode。

顺序存储之下，FCB 中存放每一个文件的文件名，起始盘块和块数等。

每一个文件处理时找到对应文件FCB，知道起始盘块号，知道每个盘块包含的字节数，顺序存储，文件第n个字符就可以换算出对应的盘块。

数组映射比较适合读写，不适合动态增长。

　　2.链式映射：

FCB 存放第一个盘块号，通过链式索引。

链式存储类似链表，适合动态增长，顺序访问较慢。

　　3.索引结构：

链式和顺序的结合；

在实际中使用的是多级索引结构，操作系统维护了一些数据结构。inode （index inode）。

 

文件使用磁盘：最重要的结构，index node (inode)inode 就指明了文件的盘块所在  ，多级索引，完成从文件字符流到盘块的映射。根据文件名字得到fd，根据fd得到inode。

 

 

磁盘的第四层抽象：文件系统，抽象整个磁盘，抽象成一棵目录树

给一个路径名，得到一个FCB就是第四层抽象的关键。

目录：文件的集合。

给一个路径名，找到该文件，一个匹配的过程。一个目录项可以保存该目录下的所有文件FCB，直接分级查找，但是这样做会有一定的缺陷，匹配的时候只是匹陪文件名子符串，真的有必要读入FCB整个结构吗？

改进：将所有的FCB结构保存至一个数组中，形成FCB数组，每一个目录项只保存

<文件名字符串,位于数组中的index>

 

 

 

总结：