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1、存储结构管理 制作人：时间：2024年X月目录第第1 1章章 简介简介第第2 2章章 内存管理内存管理第第3 3章章 文件系统管理文件系统管理第第4 4章章 虚拟存储管理虚拟存储管理第第5 5章章 实际应用与案例分析实际应用与案例分析 0101第1章 简介 存储结构管理概述存储结构管理是指对计算机系统中的存储资源进行有效管理和优化利用的一门重要课题。涉及内存管理、文件系统管理、虚拟存储等核心内容。存储结构管理的重要性影响系统性能减少浪费资源利用防止攻击安全性提高运行效率存储结构管理的存储结构管理的基本概念基本概念存储结构管理包含内存管存储结构管理包含内存管理、文件系统管理和虚拟理、文件系统管理
2、和虚拟存储管理。内存管理涉及存储管理。内存管理涉及进程地址空间分配、内存进程地址空间分配、内存分页和分段；文件系统管分页和分段；文件系统管理存储读写操作；虚拟存理存储读写操作；虚拟存储管理允许访问超过物理储管理允许访问超过物理内存的地址空间内存的地址空间 离散分配离散分配克服外部碎片克服外部碎片内部碎片内部碎片分页管理分页管理灵活分配灵活分配提高内存利用率提高内存利用率分段管理分段管理灵活分配灵活分配增加管理复杂性增加管理复杂性内存管理技术连续分配连续分配固定大小分配固定大小分配外部碎片外部碎片存储结构管理概述进程地址空间分配内存管理存储读写操作文件系统管理访问超过物理内存的地址空间虚拟存储管
3、理 0202第2章 内存管理 连续分配连续分配连续分配是最简单的内存连续分配是最简单的内存管理方式，将内存分为若管理方式，将内存分为若干个连续的区域，每个区干个连续的区域，每个区域分配给一个进程。连续域分配给一个进程。连续分配方法包括单一连续分分配方法包括单一连续分配、固定分区分配和动态配、固定分区分配和动态分区分配等多种方式。单分区分配等多种方式。单一连续分配适用于单用户一连续分配适用于单用户系统，固定分区分配适用系统，固定分区分配适用于多用户系统，动态分区于多用户系统，动态分区分配则更加灵活，但也更分配则更加灵活，但也更复杂。复杂。连续分配方法适用于单用户系统单一连续分配适用于多用户系统固
4、定分区分配灵活但复杂动态分区分配 减少外部碎片0103 可能引入内部碎片02 提高内存利用率分段管理分段管理段有自己地址空间段有自己地址空间提高可读性和可维护性提高可读性和可维护性管理段表和段页表管理段表和段页表共同点共同点需要地址转换机构支持需要地址转换机构支持段段/页面映射关系记录页面映射关系记录 分页管理 vs 分段管理分页管理分页管理页面和页框固定大小页面和页框固定大小逻辑地址和物理地址映射逻辑地址和物理地址映射支持虚拟内存支持虚拟内存分页管理分页管理将内存和磁盘划分为固定大小的页面和页框，实现了逻辑地址和物理地址的映射。可以提高内存利用率，减少外部碎片，并支持虚拟内存的实现。需要地址
5、转换机构的支持，同时也需要页表来记录页面的映射关系。0303第3章 文件系统管理 文件系统的基本概念文件系统管理是指对存储在磁盘上的文件进行组织、存储和访问的一种机制。文件系统管理涉及到文件的创建、打开、关闭、读写和删除等操作，同时还需要处理文件的权限、保护和备份等问题。文件系统是操作系统中的一个重要组成部分，直接影响到用户对数据的管理和访问。文件系统的组织结构数据的抽象表示文件文件和子目录的索引结构目录文件的属性和权限信息文件描述符文件的物理存储单元磁盘块建立新文件文件的创建0103读取或写入文件内容文件的读写02打开已有文件文件的打开减减少少磁磁盘盘的的访访问问延延迟迟采用磁盘预读技术采用
6、磁盘预读技术实现磁盘写缓存实现磁盘写缓存优优化化文文件件的的存存储储空空间间利用利用实现文件压缩算法实现文件压缩算法执行数据去重技术执行数据去重技术 文件系统的性能优化提提高高文文件件的的访访问问速速度度优化文件索引结构优化文件索引结构增加文件缓存增加文件缓存文件系统的性能文件系统的性能优化优化文件系统的性能优化需要文件系统的性能优化需要考虑文件访问的局部性原考虑文件访问的局部性原理、磁盘读写的优化算法、理、磁盘读写的优化算法、文件系统的缓存机制等因文件系统的缓存机制等因素。文件系统的性能优化素。文件系统的性能优化是一个综合考量各种因素是一个综合考量各种因素的复杂过程，需要不断地的复杂过程，需
7、要不断地进行调整和改进。进行调整和改进。0404第4章 虚拟存储管理 虚拟存储的概念虚拟存储的概念虚拟存储是一种将磁盘空虚拟存储是一种将磁盘空间扩展到内存地址空间的间扩展到内存地址空间的技术，允许程序访问比物技术，允许程序访问比物理内存更大的地址空间。理内存更大的地址空间。虚拟存储管理在系统中实虚拟存储管理在系统中实现了程序的快速加载、执现了程序的快速加载、执行和切换，同时还能提高行和切换，同时还能提高内存的利用率和减少外部内存的利用率和减少外部碎片。虚拟存储管理是操碎片。虚拟存储管理是操作系统设计中的重要内容，作系统设计中的重要内容，对系统的性能和用户体验对系统的性能和用户体验有着直接影响。
8、有着直接影响。虚拟存储的实现原理逻辑地址映射到物理地址页表映射根据访问情况决定置换页面置换根据需求情况决定调入内存页面调度 提高系统性能优点0103 02增加系统复杂性缺点不断发展不断发展多级页表多级页表快速页表映射快速页表映射推动性能提升推动性能提升进一步完善技术进一步完善技术提供更好服务提供更好服务 虚拟存储的应用和发展广泛应用广泛应用操作系统操作系统数据库系统数据库系统虚拟存储的应用和发展虚拟存储技术已经被广泛应用在操作系统和数据库系统中，为程序的执行和管理提供了便利。虚拟存储技术还在不断地发展和完善，涌现了许多新的算法和技术，如多级页表、快速页表映射、惰性页面调度等。虚拟存储的应用和发
9、展将进一步推动计算机系统的性能和功能的提升，为用户提供更好的体验和服务。0505第5章 实际应用与案例分析 考虑系统负载情况和进程需求内存分配0103调整内存管理参数以提高系统性能调优和优化02根据页面访问情况选择替换策略页面替换备份与恢复备份与恢复定期备份数据定期备份数据灾难恢复计划灾难恢复计划问题解决方案问题解决方案数据丢失处理数据丢失处理文件系统故障排查文件系统故障排查运作原理运作原理数据存储方式数据存储方式文件索引结构文件索引结构文件系统管理案例文件组织文件组织目录结构目录结构文件权限设置文件权限设置虚拟存储管理实例将虚拟页映射到物理页页面映射根据进程优先级调度页面页面调度利用缓存提高
10、性能缓存机制 存储结构管理总存储结构管理总结结存储结构管理是计算机系存储结构管理是计算机系统中的重要组成部分，涉统中的重要组成部分，涉及到内存管理、文件系统及到内存管理、文件系统管理和虚拟存储管理等多管理和虚拟存储管理等多个方面。核心目标是提高个方面。核心目标是提高系统的性能、可靠性和安系统的性能、可靠性和安全性，为用户提供高效的全性，为用户提供高效的数据访问和操作环境。需数据访问和操作环境。需要不断研究和优化，结合要不断研究和优化，结合硬件和软件，为系统的发硬件和软件，为系统的发展和进步做出贡献。展和进步做出贡献。课程结束操作系统设计关键内容深入理解存储结构管理存储结构管理重要性系统性能与功能影响充分运用存储结构管理应用知识提高效率 谢谢观看！