操作系统精髓与设计原理-第12章-文件管理
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操作系统精髓与设计原理-第12章 文件管理
第12章文件管理复习题：12.1、域和记录有什么不同？答：域（field）是基本数据单位。
一个域包含一个值。
记录（record）是一组相关的域的集合，它可以看做是应用程序的一个单元。
12.2、文件和数据库有什么不同？答：文件（file）是一组相似记录的集合，它被用户和应用程序看做是一个实体，并可以通过名字访问。
数据库（database）是一组相关的数据集合，它的本质特征是数据元素间存在着明确的关系，并且可供不同的应用程序使用。
12.3、什么是文件管理系统？答：文件管理系统是一组系统软件，为使用文件的用户和应用程序提供服务。
12.4、选择文件组织时的重要原则是什么？答：访问快速，易于修改，节约存储空间，维护简单，可靠性。
12.5、列出并简单定义五种文件组织。
答：堆是最简单的文件组织形式。
数据按它们到达的顺序被采集，每个记录由一串数据组成。
顺序文件是最常用的文件组织形式。
在这类文件中，每个记录都使用一种固定的格式。
所有记录都具有相同的长度，并且由相同数目、长度固定的域按特定的顺序组成。
由于每个域的长度和位置已知，因此只需要保存各个域的值，每个域的域名和长度是该文件结构的属性。
索引顺序文件保留了顺序文件的关键特征：记录按照关键域的顺序组织起来。
但它还增加了两个特征：用于支持随机访问的文件索引和溢出文件。
索引提供了快速接近目标记录的查找能力。
溢出文件类似于顺序文件中使用的日志文件，但是溢出文件中的记录可以根据它前面记录的指针进行定位。
索引文件：只能通过索引来访问记录。
其结果是对记录的放置位置不再有限制，只要至少有一个索引的指针指向这条记录即可。
此外，还可以使用长度可变的记录。
直接文件或散列文件：直接文件使用基于关键字的散列。
12.6、为什么在索引顺序文件中查找一个记录的平均搜索时间小于在顺序文件中的平均搜索时间？答：在顺序文件中，查找一个记录是按顺序检测每一个记录直到有一个包含符合条件的关键域值的记录被找到。
操作系统精髓与设计原理
操作系统精髓与设计原理在我们日常使用电脑、手机等电子设备时，操作系统是那个默默工作但又至关重要的幕后英雄。
它管理着设备的硬件资源，为我们运行的各种应用程序提供了一个稳定、高效的环境。
那么，操作系统的精髓究竟是什么？它的设计原理又包含哪些关键要素呢？要理解操作系统的精髓，首先得明白它的核心任务——资源管理。
操作系统就像是一个大管家，负责合理地分配和调度计算机的各种资源，包括处理器、内存、存储设备、输入输出设备等等。
想象一下，如果没有操作系统来协调这些资源，各个程序就会像一群没有指挥的士兵，争抢有限的资源，导致整个系统陷入混乱。
以处理器资源为例，操作系统通过进程调度算法，决定哪个程序在什么时候获得处理器的使用权。
这样可以确保每个程序都能得到公平的机会运行，同时避免某个程序长时间独占处理器而导致其他程序无法响应。
常见的进程调度算法有先来先服务、短作业优先、时间片轮转等。
这些算法根据不同的需求和场景，权衡了公平性、响应时间和系统效率等因素。
内存管理也是操作系统的重要职责之一。
它要确保程序能够安全、高效地使用内存。
操作系统通过虚拟内存技术，让程序以为自己拥有了大片连续的内存空间，实际上是在物理内存和磁盘之间进行灵活的页面交换。
这样，即使物理内存有限，也能运行大型的程序。
同时，操作系统还负责内存的分配和回收，避免内存泄漏和碎片问题。
除了资源管理，操作系统还提供了一个抽象的接口，让用户和应用程序能够更方便地与硬件进行交互。
比如，我们不需要了解磁盘的具体读写机制，只需要通过操作系统提供的文件系统来进行文件的创建、读取和删除操作。
这种抽象化大大降低了使用计算机的难度，提高了开发效率。
在操作系统的设计原理中，并发和并行是两个关键概念。
并发是指多个程序在同一时间段内交替执行，而并行则是指多个程序在同一时刻同时执行。
操作系统通过进程和线程机制来实现并发和并行。
进程是程序的一次执行过程，而线程是进程中的执行单元。
通过合理地创建和管理进程和线程，操作系统能够充分利用多核处理器的优势，提高系统的性能。
操作系统原理与设计
操作系统原理与设计操作系统是计算机系统中最重要的软件之一，它负责管理和协调计算机硬件资源，为上层应用程序提供良好的运行环境。
本文将探讨操作系统的原理与设计。
一、操作系统的原理操作系统的原理涵盖了多个方面，包括进程管理、内存管理、文件系统和设备驱动等。
其中，进程管理是操作系统的核心之一。
1. 进程管理：操作系统通过进程管理实现对多个应用程序的并发执行。
当多个应用程序同时运行时，操作系统能够合理分配处理器时间，并保证每个应用程序都能够获得所需的计算资源。
进程管理还包括进程的创建、销毁和切换等操作，以及进程之间的通信和同步机制。
2. 内存管理：操作系统负责管理计算机的内存资源，为应用程序提供连续可用的内存空间。
内存管理涉及到内存的分配和释放，以及内存的保护和共享等问题。
操作系统通过虚拟内存技术将物理内存抽象成逻辑上的连续地址空间，为应用程序提供“假象”式的连续内存。
3. 文件系统：操作系统通过文件系统提供了对计算机存储介质的抽象和管理。
文件系统负责文件的创建、读写、删除等操作，并为应用程序提供文件的共享和权限控制等功能。
常见的文件系统包括FAT、NTFS、EXT等。
4. 设备驱动：操作系统通过设备驱动程序管理计算机的各种外部设备，包括显示器、键盘、鼠标、打印机等。
设备驱动程序能够与硬件设备进行交互，并提供统一接口给操作系统和应用程序调用。
二、操作系统的设计操作系统的设计考虑到多种因素，包括性能、可靠性、安全性和易用性等。
1. 性能：操作系统的设计必须充分考虑计算机系统的性能需求。
例如，合理的进程调度算法能够提高系统的响应速度和处理能力。
优化的内存管理算法能够提高内存的利用率和访问速度。
操作系统还可以利用多核处理器和并行计算等技术提高系统的并发性和计算能力。
2. 可靠性：操作系统的设计必须保证系统的稳定性和可靠性。
例如，操作系统需要具备故障恢复的能力，能够及时发现和处理软件和硬件故障。
操作系统还需要具备防止恶意软件和网络攻击的安全机制，确保系统不受到病毒和黑客的侵害。
操作系统中的文件管理原理
操作系统中的文件管理原理文件管理是操作系统中非常重要的一部分，它负责处理计算机磁盘上存储的所有文件和目录以及它们的使用。
文件管理系统需要能够识别文件和目录，为它们提供唯一的标识符，并保持文件的安全，有效地组织文件，方便用户操作，以及保护文件的完整性和可用性。
文件系统结构文件系统在磁盘上存储文件和目录的结构，以便操作系统能够查找文件和目录以及让用户访问它们。
文件系统可以组成不同的层次，每个层次都有不同的文件和目录。
文件系统树中的每个节点都表示一个目录或文件，也称为“目录项”。
文件和目录名文件和目录名是文件系统中保留的名称，以唯一区别文件和目录。
文件名中包括文件名和扩展名，而目录名只包括目录名。
文件名和目录名通常由操作系统限制长度。
文件的访问文件系统为用户提供了访问文件内容的方法。
操作系统支持多种访问文件的方式，包括顺序访问、随机访问和直接访问。
顺序访问依次读取文件中的内容。
随机访问允许用户跳过文件中的特定部分。
直接访问可以直接访问文件的任何部分，而不是必须按顺序或随机读取。
文件锁文件锁定是为了确保多个进程或多个用户同时访问同一文件安全。
文件锁定可用于保护共享文件免受破坏、损坏或丢失的风险。
在锁定某个文件时，只有一个进程或用户可以访问文件，避免了文件的冲突和混乱。
文件类型不同类型的文件有不同的块大小、范围和计数。
操作系统支持不同的文件类型，包括常规文本文件、二进制文件、目录文件、链接文件等等。
每个文件类型都有其特定的文件结构和特征。
文件保护文件系统必须确保文件被保护，以确保不被未授权的访问、修改或删除。
常用的技术包括密码保护、访问权限管理、加密以及日志记录等等。
文件处理的步骤文件处理包括创建、打开、读取、写入、关闭、删除文件等等。
在处理文件的过程中，操作系统按照以下步骤：1.检查文件系统以确认指定的文件是否存在；2.验证是否允许用户对文件进行所需的操作；3.为文件保持适当的文件名和唯一标识符；4.验证文件是否已经被打开；5.将文件中的内容加载到内存中以进行读取或修改；6.完成读取或修改后，将内容保存到磁盘上；7.关闭文件并释放文件的资源。
操作系统精髓与设计原理-第11章-IO管理和磁盘调度-第12章-文件管理
第十一章 I/O管理和磁盘调度复习题11.1列出并简单定义执行I/O的三种技术。
·可编程I/O：处理器代表进程给I/O模块发送给一个I/O命令，该进程进入忙等待，等待操作的完成，然后才可以继续执行。
·中断驱动I/O：处理器代表进程向I/O模块发送一个I/O命令，然后继续执行后续指令，当I/O模块完成工作后，处理器被该模块中断。
如果该进程不需要等待I/O完成，则后续指令可以仍是该进程中的指令，否则，该进程在这个中断上被挂起，处理器执行其他工作。
·直接存储器访问（DMA）：一个DMA模块控制主存和I/O模块之间的数据交换。
为传送一块数据，处理器给DMA模块发送请求，只有当整个数据块传送完成后，处理器才被中断。
11.2逻辑I/O和设备I/O有什么区别？·逻辑I/O：逻辑I/O模块把设备当作一个逻辑资源来处理，它并不关心实际控制设备的细节。
逻辑I/O模块代表用户进程管理的一般I/O功能，允许它们根据设备标识符以及诸如打开、关闭、读、写之类的简单命令与设备打交道。
·设备I/O：请求的操作和数据（缓冲的数据、记录等）被转换成适当的I/O指令序列、通道命令和控制器命令。
可以使用缓冲技术，以提高使用率。
11.3面向块的设备和面向流的设备有什么区别？请举例说明。
面向块的设备将信息保存在块中，块的大小通常是固定的，传输过程中一次传送一块。
通常可以通过块号访问数据。
磁盘和磁带都是面向块的设备。
面向流的设备以字节流的方式输入输出数据，其末使用块结构。
终端、打印机通信端口、鼠标和其他指示设备以及大多数非辅存的其他设备，都属于面向流的设备。
11.4为什么希望用双缓冲区而不是单缓冲区来提高I/O的性能？双缓冲允许两个操作并行处理，而不是依次处理。
典型的，在一个进程往一个缓冲区中传送数据（从这个缓冲区中取数据）的同时，操作系统正在清空（或者填充）另一个缓冲区。
11.5在磁盘读或写时有哪些延迟因素？寻道时间，旋转延迟，传送时间11.6简单定义图11.7中描述的磁盘调度策略。
操作系统_精髓与设计原理(第五版)答案.William Stallings
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NOTICE
This manual contains solutions to all of the review questions and homework problems in Operating Systems, Fifth Edition . If you spot an error in a solution or in the wording of a problem, I would greatly appreciate it if you would forward the information via email to me at ws@. An errata sheet for this manual, if needed, is available at ftp:///members/w/s/ws/S/ W.S.
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CHAPTER 1 COMPUTER SYSTEM OVERVIEW A NSWERS
TO
Q UESTIONS
1.1 A main memory, which stores both data and instructions: an arithmetic and logic unit (ALU) capable of operating on binary data; a control unit, which interprets the instructions in memory and causes them to be executed; and input and output (I/O) equipment operated by the control unit. 1.2 User-visible registers: Enable the machine- or assembly-language programmer to minimize main memory references by optimizing register use. For high-level languages, an optimizing compiler will attempt to make intelligent choices of which variables to assign to registers and which to main memory locations. Some highlevel languages, such as C, allow the programmer to suggest to the compiler which variables should be held in registers. Control and status registers: Used by the processor to control the operation of the processor and by privileged, operating system routines to control the execution of programs. 1.3 These actions fall into four categories: Processor-memory: Data may be transferred from processor to memory or from memory to processor. Processor-I/O: Data may be transferred to or from a peripheral device by transferring between the processor and an I/O module. Data processing: The processor may perform some arithmetic or logic operation on data. Control: An instruction may specify that the sequence of execution be altered. 1.4 An interrupt is a mechanism by which other modules (I/O, memory) may interrupt the normal sequencing of the processor. 1.5 Two approaches can be taken to dealing with multiple interrupts. The first is to disable interrupts while an interrupt is being processed. A second approach is to define priorities for interrupts and to allow an interrupt of higher priority to cause a lower-priority interrupt handler to be interrupted. 1.6 The three key characteristics of memory are cost, capacity, and access time. 1.7 Cache memory is a memory that is smaller and faster than main memory and that is interposed between the processor and main memory. The cache acts as a buffer for recently used memory locations. 1.8 Programmed I/O: The processor issues an I/O command, on behalf of a process, to an I/O module; that process then busy-waits for the operation to be completed before proceeding. Interrupt-driven I/O: The processor issues an I/O command on behalf of a process, continues to execute subsequent instructions, and is interrupted by the I/O module when the latter has completed its work. The subsequent instructions may be in the same process, if it is not necessary for that process to wait for the completion of the I/O. Otherwise, the process is suspended pending the interrupt and other work is performed. Direct memory access (DMA): A DMA -5-
操作系统-精髓与设计原理 WILLIAM STALLINGS 课后答案
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TABLE OF CONTENTS Chapter 1 Computer System Overview...............................................................4 Chapter 2 Operating System Overview...............................................................7 Chapter 3 Process Description and Control........................................................8 Chapter 5 Concurrency: Mutual Exclusion and Synchronization .................10 Chapter 6 Concurrency: Deadlock and Starvation ..........................................17 Chapter 7 Memory Management .......................................................................20 Chapter 8 Virtual Memory ..................................................................................22 Chapter 9 Uniprocessor Scheduling...................................................................28 Chapter 11 I/O Management and Disk Scheduling ........................................32 Chapter 12 File Management ..............................................................................34
操作系统精髓与设计原理第五版习题与答案
第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
主存储器，存储数据和程序；算术逻辑单元，能处理二进制数据；控制单元，解读存储器中的指令并且使他们得到执行；输入/输出设备，由控制单元管理。
1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。
用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。
1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。
处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。
数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制：某些指令可以改变执行顺序。
1.4 什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。
1.5 多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6 存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。
1.7 什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。
1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
可编程I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令（用以执行这个指令）；在进一步的动作之前，处理器处于繁忙的等待中，直到该操作已经完成。
中断驱动I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令，并继续执行后续指令，直到后者完成，它将被I/O 模块中断。
计算机操作系统原理-文件管理PPT99页
计算机操作系统原理-文件管理
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 陈鹤琴
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 陈鹤琴
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
计算机操作系统原理-文件管理PPT课件
信息项：是构成文件内容的基本单位，可以是一个字符， 也可以是一个记录。
2021/3/9
授课：XXX
2
文件的组成部分
文件体：文件本身的信息
sort.c
2021/3/9
文件说明：文件存储和管理信息
• 文件名称 • 文件内部标识符 • 文件类型 •文件存储位置 •文件大小 • 访问权限 • 时间、日期、用户标识 ……
1）顺序文件：早期文件系统使用，现今仅在磁盘文件对换
区的使用上还能看到其影子。
2）链接文件：分为隐式链接和显式链接两类。FAT12、
FAT16、FAT32文件系统使用的就是显式链接方式；
3）索引文件：ext2、ext3、ext4等UNIX文件系统采用该
方式。
2021/3/9
授课：XXX
13
1）顺序文件（连续分配）
符合ISO9660标准的支持CD-ROM的文件系统。
xfs、gfs、ReiserFS、bwfs……
授课：XXX
9
二、文件的结构
文件的结构指文件中信息的配置和构造方式，有逻辑 结构和物理结构之分。
Ø 逻辑结构：是从用户观点出发所观察到的文件组织形式，
是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文件的物
逻辑结构
记录式文件 流式文件
文件的后缀
物理结构
exe, com, bin:可执行文件
连续文件
c, cc, cpp, java, pas:程序源代码 bat, sh: 命令文件 txt, doc: 文本数据，文本文档
链接文件 索引文件
lib, dll: 库文件
zip, rar: 压缩文件
mpeg, mov, rm: 多媒体文件
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第12章文件管理复习题：12.1、域和记录有什么不同？答：域（field）是基本数据单位。
一个域包含一个值。
记录（record）是一组相关的域的集合，它可以看做是应用程序的一个单元。
12.2、文件和数据库有什么不同？答：文件（file）是一组相似记录的集合，它被用户和应用程序看做是一个实体，并可以通过名字访问。
数据库（database）是一组相关的数据集合，它的本质特征是数据元素间存在着明确的关系，并且可供不同的应用程序使用。
12.3、什么是文件管理系统？答：文件管理系统是一组系统软件，为使用文件的用户和应用程序提供服务。
12.4、选择文件组织时的重要原则是什么？答：访问快速，易于修改，节约存储空间，维护简单，可靠性。
12.5、列出并简单定义五种文件组织。
答：堆是最简单的文件组织形式。
数据按它们到达的顺序被采集，每个记录由一串数据组成。
顺序文件是最常用的文件组织形式。
在这类文件中，每个记录都使用一种固定的格式。
所有记录都具有相同的长度，并且由相同数目、长度固定的域按特定的顺序组成。
由于每个域的长度和位置已知，因此只需要保存各个域的值，每个域的域名和长度是该文件结构的属性。
索引顺序文件保留了顺序文件的关键特征：记录按照关键域的顺序组织起来。
但它还增加了两个特征：用于支持随机访问的文件索引和溢出文件。
索引提供了快速接近目标记录的查找能力。
溢出文件类似于顺序文件中使用的日志文件，但是溢出文件中的记录可以根据它前面记录的指针进行定位。
索引文件：只能通过索引来访问记录。
其结果是对记录的放置位置不再有限制，只要至少有一个索引的指针指向这条记录即可。
此外，还可以使用长度可变的记录。
直接文件或散列文件：直接文件使用基于关键字的散列。
12.6、为什么在索引顺序文件中查找一个记录的平均搜索时间小于在顺序文件中的平均搜索时间？答：在顺序文件中，查找一个记录是按顺序检测每一个记录直到有一个包含符合条件的关键域值的记录被找到。
索引顺序文件提供一个执行最小穷举搜索的索引结构。
12.7、对目录执行的典型操作有哪些？答：搜索，创建文件，删除文件，显示目录，修改目录。
12.8、路径名和工作目录有什么关系？答：路径名是由一系列从根目录或主目录向下到各个分支，最后直到该文件的路径中的目录名和最后到达的文件名组成。
工作目录是一个这样的目录，它是含有用户正在使用的当前目录的树形结构。
12.9、可以授予或拒绝的某个特定用户对某个特定文件的访问权限通常有哪些？答：无（none），知道（knowledge），执行（execution），读(reading)，追加（appending），更新（updating），改变保护（changing protection），删除（deletion）。
12.10、列出并简单定义三种组块方式。
答：固定组块（fixed blocking）：使用固定长度的记录，并且若干条完整的记录被保存在一个块中。
在每个块的末尾可能会有一些未使用的空间，称为内部碎片。
可变长度跨越式组块（variable-length spanned blocking）：使用长度可变的记录，并且紧缩到块中，使得块中没有未使用空间。
因此，某些记录可能会跨越两个块，通过一个指向后继块的指针连接。
可变长度非跨越式组块（variable-length unspanned blocking）：使用可变长度的记录，但并不采用跨越的方式。
如果下一条记录比块中剩余的未使用空间大，则无法使用这一部分，因此在大多数块中都会有未使用的空间。
12.11、列出并简单定义三种文件分配方法。
答：连续分配是指在创建文件时，给文件分配一组连续的块。
链式分配基于单个的块，链中的每一块都包含指向下一块的指针。
索引分配：每个文件在文件分配表中有一个一级索引，分配给该文件的每个分区在索引中都有一个表项。
习题：12.1、定义：B=块大小R=记录大小P=块指针大小F=组块因子，即一个块中期望的记录数。
对图12.6中描述的三种组块方法分别给出关于F的公式。
答案：固定组块：最大整数当一个可变长度记录被保存到组块中的时候，组块中会增加一个标记着记录边界的数据，用来标识记录。
当跨越式记录桥联块边界的时候，需要用到一些关联着后继组块的结构。
一种可能情况是在每个记录前加一个长度标识。
另一种可能情况是在两个记录之间加一个特殊的区分标识。
因此，我们假设每一个记录需要一个标识，并且标识大小约等于块指针大小。
对于跨越式组块，指向它下一个组块的大小为P的块指针被包含在每一个组块中，所以跨越式记录可以很容易地被重定位。
由此可知：可变组块跨越式：由于不采用跨越的方式，可变长度非跨越式组块会导致平均R/2的空间浪费，但不需要指向后继组块的指针：12.2、一种避免预分配中的浪费和缺乏邻近性问题的方案是，分配区的大小随着文件的增长而增加。
例如，开始时，分区的大小为一块，在以后每次分配时，分区的大小翻倍。
考虑一个有n条记录的文件，组块因子为F，假设一个简单的一级索引用做一个文件分配表。
a.给出文件分配表中入口数的上限（用关于F和n的函数表示）。
b.在任何时候，已分配的文件空间中，未被使用的空间的最大量是多少？答案：a.b.未被使用的空间总是小于已分配文件空间。
12.3、当数据a.很少修改并且以随机顺序频繁地访问时，b.频繁地修改并且相对频繁地访问文件整体时，c.频繁地修改并以随机顺序频繁地访问时，从访问速度、存储空间的使用和易于更新（添加／删除／修改）这几方面考虑，为了达到最大效率，你将选择哪种文件组织？答案：a.索引文件b.索引顺序文件c.索引文件或散列文件12.4、目录可以当做一种只能通过受限方式访问的“特殊文件”实现，也可以当做普通文件实现。
这两种方式分别有哪些优点和缺点？答案：很明显地，如果操作系统把目录当做一种通过受限方式访问的“特殊文件”实现，安全性更容易被加强。
把目录当做一种通过受限方式访问的普通文件实现使得操作系统更统一地管理对象，更容易地创建和管理用户目录。
12.5、一些操作系统具有一个树结构的文件系统，但是把树的深度限制到某个比较小的级数上。
这种限制对用户有什么影响？它是如何简化文件系统的设计的（如果能简化）？答案：这是一个少见的专题。
如果操作系统构造一个文件系统以便子目录被允许包含在一个主目录底下，那么就很少或没有额外的逻辑被要求允许包含任意深度的子目录。
限制子目录树的深度造成对用户组织文件空间不必要地限制。
12.6、考虑一个层次文件系统，空闲的磁盘空间保留在一个空闲空间表中。
a.假设指向空闲空间的指针丢失了。
该系统可以重构空闲空间表吗？b.给出一种方案，确保即使出现了一次存储失败，指针也不会丢失。
答案：a.可以重构。
使用的方法与许多LISP的垃圾收集系统用的方法非常相似。
首先，我们将建立一种数据结构，代表磁盘的每一块，并且这个磁盘支持一种文件系统。
在这里某种映射是比较合适的。
然后，我们从这个文件系统的根目录开始，通过文件系统的递归下降寻找，我们标记每一块已被文件使用的磁盘块。
当完成的时候，我们将为没有被使用的磁盘块建立一个空闲列表。
这实质上就是UNIX命令fsck的功能。
b.在磁盘上一个或多个地方备份空闲空间列表指针。
无论何时列表的开端发生变化，备份指针也同样更新。
这样将会保证即使发生了存储器或者磁盘块错误，你也总是能找到一个有效的指针值。
12.7、考虑由一个索引节点所表示的UNIX文件的组织（见图12.13）.假设有12个直接块指针，在每个索引节点中有一个一级、二级和三级间接指针。
此外，假设系统块大小和磁盘扇面大小都是8K。
如果磁盘块指针是32位，其中8位用于标识物理磁盘，24位用于标识物理块，那么a.该系统支持的最大文件大小是多少？b.该系统支持的最大文件系统分区是多少？c.假设主存中除了文件索引节点外没有其他息，访问在位置12，423，956中的字节需要多少次磁盘访问？答案：a.找出每一个块中根据指针大小来划分块大小的磁盘块指针的数目：8K/4 = 2K pointers per blockI-Node所支持的最大文件大小是：12 + 2K + (2K×2K) + (2K×2K×2K)直接寻址一级间接寻址二级间接寻址三级间接寻址12 + 2K + 4M + 8G blocks将以上数据乘以块大小（8K），得到：96KB+16MB+32GB+64TB这就是该系统支持的最大文件大小。
b.每一个分区中都有24位用于识别物理块，由此可知：224×8K = 16M×8K = 128GBc.由问题（a）中所得的信息可知，直接块只覆盖了第一个96KB区域，而一级间接块覆盖了接下来的16MB区域。
被请求文件的位置是13MB而其偏移很明显地随机落在了一级间接块中。
因此会有2次磁盘存储访问。
一次是为了一级间接块，一次是为了包含被请求数据的块。