计算机操作系统（第四版）西安电子科技大学出版社 第七章课后习题

1.何谓数据项、记录和文件？
数据项：数据项是最低级的数据组织形式,是数据组中可以命名的最小逻辑数据单位,若干个基本数据项组成的。
记录:记录是一组相关数据项的集合,用于描述一个对象在某方面的属性。
文件：指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合。

2.文件系统的模型可分为三层，试说明其每一层所包含的基本内容。
对象及其属性：文件、目录、磁盘存储空间
对对象操纵和管理的软件集合：该层是文件管理系统的核心部分。文件系统的功能大多是在这一层实现的，其中包括有：①对文件存储空间的管理；② 对文件目录的管理；③用于将文件的逻辑地址转换为物理地址的机制；④对文件读和写的管理；⑤对文件的共享与保护等功能。
文件系统的接口：命令接口、程序接口

3.与文件系统有关的软件可分为哪几个层次？
I/O控制层、基本文件系统层、基本I/O管理程序、逻辑文件系统

4.试说明用户可以对文件施加的主要操作有哪些。
创建文件、删除文件、读文件、写文件、设置文件的读/写位置

5.为什么在大多数OS中都引入了“打开”这一文件系统调用？打开的含意是什么？
为了避免多次重复地检索目录

6.何谓文件的逻辑结构？何谓文件的物理结构？
（1）文件的逻辑结构（File Logical Structure）。这是从用户观点出发所观察到的文件组织形式，即文件是由一系列的逻辑记录组成的，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文件的物理特性，又称为文件组织（File Organization）。

（2）文件的物理结构，又称为文件的存储结构。这是指系统将文件存储在外存上所形成的一种存储组织形式，是用户不能看见的。文件的物理结构不仅与存储介质的存储性能有关，而且与所采用的外存分配方式有关。无论是文件的逻辑结构，还是其物理结构，都会影响对文件的检索速度。

7.按文件的组织方式可将文件分为哪几种类型？
顺序文件、索引文件、索引顺序文件

8.如何提高对变长记录顺序文件的检索速度？
如果我们为变长记录文件建立一张索引表，为主文件中的每个记录在索引表中分别设置一个表项，记录指向记录的指针（即记录在逻辑地址空间的首址）以及记录的长度 L，索引表按关键字排序，因此其本身也是一个定长记录的顺序文件，这样就把对变长记录顺序文件的顺序检索转变为对定长记录索引文件的随机检索，从而加快对记录检索的速度，实现直接存取。

9.通过哪两种方式来对固定长记录实现随机访问？
（1）通过文件中记录的位置。此时，在文件中的每一个记录，可用从0到N-1的整数来标识，即用一个整数来唯一地标识一个记录。对于定长记录文件，如果要查找第i个记录，可直接根据下式计算，获得第i个记录相对于第一个记录首址的地址：。由于获得任何记录地址的时间都非常短，故可利用这种方法对定长记录实现随机访问。

（2）利用关键字。此时用户必须指定一个字段作为关键字，通过指定的关键字来查找该记录。当用户给出要检索记录的关键字时，系统将利用该关键字顺序地从第一个记录开始，与每一个记录的关键字进行比较，直到找到匹配的记录。

10.可以采取什么方法来实现对变长记录文件进行随机检索？
如果我们为变长记录文件建立一张索引表，为主文件中的每个记录在索引表中分别设置一个表项，记录指向记录的指针(即记录在逻辑地址空间的首址)以及记录的长度L，索引表按关键字排序，因此其本身也是一个定长记录的顺序文件，这样就把对变长记录顺序文件的顺序检索转变为对定长记录索引文件的随机检索，从而加快对记录检索的速度，实现直接存取。

11.试说明索引顺序文件的几个主要特征。
记录是按关键字顺序组织起来的、引入了文件索引表、增加了溢出文件

12.试说明对索引文件和索引顺序文件的检索方法。
索引文件：按关键字排序，实现直接存取
索引顺序文件：利用用户所提供的关键字以及某种查找算法去检索索引表，找到该记录所在记录组中第一个记录的表项。再利用顺序查找法去查找主文件。

13.试从检索速度和存储费用两方面来比较两级索引文件和索引顺序文件。
两级索引文件:存储费用高,检索速度较快。

索引顺序文件:存储费用不高,检索速度快。

14.对目录管理的主要要求是什么？
实现按名存取、提高检索目录的速度、文件共享、允许文件重名

15.采用单级目录能否满足对目录管理的主要要求？为什么？
不能。单级目录在整个文件系统中只建立一张目录表,每个文件占一个目录项,其中含文件名、文件扩展名、文件长度、文件类型、文件物理地址、状态位等其它文件属性。单级只能实现目录管理的基本功能,不能满足查找速度、允许重名和文件共享的要求。

16.目前广泛采用的目录结构形式是哪种？它有什么优点？
广泛使用的目录形式是树型目录结构。

优点:(1)能有效地提高对目录的检索速度(2)允许文件重名。允许用户在自己的分目录中,使用与其他用户相同的文件名。(3)便于实现文件共享。

17.何谓路径名和当前目录？
文件路径名:根目录到任何数据文件只有唯一通路,从根目录开始把目名与数据

文件一次地用“/”连接,构成唯一路径名。当前目录就是你现在所在的目录。

18.Hash检索法有何优点？又有何局限性？
在Hash 检索法中,系统利用用户提供的文件名并将它变换为文件目录的索引值,再利用该索引值到目录中去查找,这样能有效地提高目录的检索速度,但Hash 检索法也有局限性即对于使用了通配符的文件名,系统是无法使用Hash 检索法检索目录的。

19.在Hash检索法中，如何解决“冲突”问题？
在Hash 检索法中,系统利用用户提供的文件名并将它变换为文件目录的索引值,再利用该索引值到目录中去查找,这样能有效地提高目录的检索速度,但Hash 检索法也有局限性即对于使用了通配符的文件名,系统是无法使用Hash 检索法检索目录的。

20.试说明在树形目录结构中线性检索法的检索过程，并给出相应的流程图。
在树型结构的目录中,当有两个或多个用户共享一个子目录或文件时,将共享文件或字母路连接到两个或多个用户目录中,方便找到该文件。此时目录结构不再是树形结构,而是个有向非循环图DGA。

21.基于索引结点的文件共享方式有何优点？
优点是建立新的共享链接时,不改变文件拥有者关系,仅把索引结点共享计数器加1,系统可获悉了由多少个目录项指向该文件。缺点是拥有者不能删除自己的文件,否则会出错。

22.什么是主父目录和链接父目录？如何利用符号链实现共享？
利用符号链接实现文件共享的基本思想，是允许一个文件或子目录有多个父目录，但其中仅有一个作为主父目录，其他的几个父目录都是通过符号链接方式与之相链接的（简称链接父目录）。
为使链接父目录D5能共享文件F，可以由系统创建一个LINK类型的新文件，也取名为F，并将F写入链接父目录DS中，以实现D5与文件F8的链找。在新文件F中貝包会被链接文件F8的路径名。这样的链接方法被称为符号链接。新文件F中的路径名则只被看做是符号链。当用户通过DS访问被链接的文件F8，且正要读LINK类新文件时，此要求将被OS截获，OS根据新文件中的路径名去找到文件F8，然后对它进行读(写)，这样就实现了用户B对文件F的共享。

23.基于符号链的文件共享方式有何优点？
在利用符号链方式实现文件共享时，只是文件主才拥有指向其索引结点的指针；而共享该文件的其他用户则只有该文件的路径名，并不拥有指向其索引结点的指针。这样，就不会发生在文件主删除一共享文件后留下一悬空指针的情况。

24.什么是保护域？进程与保护域之间存在着的动态联系是什么？
进程对一组对象访问权的集合，进程只能在指定区域内执行操作，域也就规定了进程所能访问的对象和能执行的操作。

进程和域之间，可以是一对多的关系，即一个进程可以联系着多个域。在此情况下，可将进程的运行分为若干个阶段，其每个阶段联系着一个域，这样便可根据运行的实际需要来规定在进程运行的每个阶段中所能访问的对象。

25.试举例说明具有域切换权的访问控制矩阵。
为了实现在进程和域之间的动态联系，应能够将进程从一个保护域切换到另一个保护域。为了能对进程进行控制，同样应将切换作为一种权力，仅当进程有切换权时，才能进行这种切换。为此，在访问短阵中又增加了几个对象，分别把它们作为访问短阵中的几个域：当且仅当时，才允许进程从域i切换到域j。例如，在图7-19中，由于域和所对应的项目中有一个S即Switch，故而允许在域中的进程切换到域中。类似地，在域和对象所对应的项中，也有Switch，这表示在域中运行的进程可以切换到域中，但不允许该进程再从域返回到域。

26.如何利用拷贝权来扩散某种访问权？
如果域i具有关于对象j的某访问权access（i，j)的拷贝权，则运行在域i的进程可将其关于对象j的访问权access（i，j)扩展到访问矩阵同一列中的其它域中，即为运行在其它域的进程也赋予关于同一对象的同样访问权限（access（k，j))。

27.如何利用拥有权来增、删某种访问权？
如果域i 具有关于对象j 的所有权,则运行在域i 的进程可以增删在j 列的任何项中的任何访问权。或该进程可以增删在任何其它域中运行的进程关于对象j的任何访问权。

28.增加控制权的主要目的是什么？试举例说明控制权的应用。
控制权用于改变某个域中运行进程关于不同对象的访问权。若某域访问权access(i, j)中含有控制权c,则运行在Di域中的进程能改变运行在Qj域中的任何进程关于任何对象的任何访问权。

29.什么是访问控制表？什么是访问权限表？
访问控制表是指对访问矩阵按列划分，为每一列建立一张访问控制表ACL。
访问权限表是如果把访问矩阵按行（即域）划分，便可由每一行构成一张访问权限表。这是由一个域对每一个对象可以执行的一组操作所构成的表，表中的每一项权限即为该域对某对象的访问权限。

30.系统如何利用访问控制表和访问权限表来实现对文件的保护？
当进程第一次试图访问一个对象时，必须先检查访问控制表，查看是否有权访问该对象。
如果无则拒绝访问，并构成一个例外异常事件；否则便允许访问，并为之建立访问权限，以便快速验证其访问的合法性。当进程不再访问该对象时便撤销该访问权限。