存儲空間劃分

❶ 文件存儲空間管理

  上篇文章介紹了文件的物理結構並介紹了文件分配的三種方式——連續分配、鏈接分配和索引分配。
  本文介紹操作系統對文件存儲空間的管理。
本文內容

  存儲空間的劃分： 將物理磁碟劃分為一個個文件卷（邏輯卷、邏輯盤） 。
  在存儲空間初始化時，需要將各個文件卷劃分為目錄區、文件區。

  有些系統支持超大型文件，可支持由多個物理磁碟組成一個文件卷。

  空閑表法：即用一張表記錄磁碟中空閑的盤塊。空閑表的表項由 空閑盤的起始塊號 和 空閑盤塊數 組成。如下圖所示

  如何分配磁碟塊：與內存管理中的動態分區分配類似，為一個文件分配連續的存儲空間。同樣可以採用 首次適應演算法、最佳適應演算法、最壞適應演算法，臨近適應演算法 來決定要為文件分配哪些區間。
   空閑表法適用於連續分配方式。
  例如，如果新創建的文件請求3個塊，按照首次適用演算法，從10號塊開始有5個連續的塊可以滿足需求，所以把10、11、12三個塊分配給文件，分配後的空閑盤塊表如下

  這里以回收區前後都是空閑區為例，磁碟是第一幅圖的狀態，如果回收21、22號磁碟塊，那麼回收後的空閑盤塊表如下圖所示。

  空閑鏈表法分為兩種： 空閑盤塊鏈和空閑盤區鏈

  下圖分別表示空閑盤塊鏈和空閑盤區鏈。

  操作系統保存著 鏈頭、鏈尾指針。
  如何分配：如過某文件申請K個盤塊，則從鏈頭開始依次摘下K個盤塊分配，並修改空閑鏈的鏈頭指針。
  如何回收：回收的盤塊依次掛到鏈尾，並修改空閑鏈的鏈尾指針。
  下圖表示分配了3個盤塊

  從上面可以看出，空閑盤塊法適用於 離散分配 的物理結構。為文件分配多個盤塊時可能要重復多次操作。

  操作系統保存著 鏈頭、鏈尾指針 。
  如何分配：若某文件申請K個盤塊，由於空閑盤區鏈將連續的盤塊組成一個盤區，所以若某個盤區大小滿足可以實現一次分配，同樣可以採用首次適用、最佳適用等演算法，從鏈頭開始檢索，按照一定的規則找到一個大小符合要求的空閑盤區分配給文件。若沒有合適的連續空閑塊，也可以將不同的盤區的盤同時分配給一個文件，同樣分配後也需要修改相應的指針鏈和盤區大小等數據。

  如何回收：若回收區和某個空閑盤區相鄰，則需要將回收區合並到空閑盤區中。若回收區沒有和任何空閑區相鄰，將回收區作為一個單獨的一個空閑盤區掛到鏈尾。同樣也需要修改鏈表指針和盤區大小等信息。
  下圖表示按照首次適用演算法分配3個盤區

  從上面可以看出，空閑盤區鏈對 離散分配、連續分配 都適用。為一個文件分配多個盤塊時 效率更高 。

  位示圖：磁碟內存被劃分為一個個磁碟塊，可以用二進制位對應一個盤塊。「0」代表盤塊空閑，「1」代表盤塊已分配。位示圖一般用連續的「字」來表示，下圖中一個字的字長是16位，字中的每一位對應一個盤塊。因此可以用（字型大小，位號）對應一個盤塊號。

  如何分配：若文件需要K個塊，①順序掃描位示圖，找到K個相鄰或不相鄰的「0」；②根據字型大小、位號算出對應的盤塊號，將相應的盤塊分配給文件；③將相應的位設置為「1」。

  如何回收：①根據回收的盤塊號計算出對應的字型大小、位號；②將相應的二進制位設置為「0」。

  從上面可以看出：位示圖法對 連續分配和離散分配 都適用。

  空閑表法、空閑鏈表法不適用大型文件系統，因為空閑表或空閑聯保可能過大。UNIX系統中採用了 成組鏈接法 對磁碟空閑塊進行管理。這是將上述兩種方法相結合的而形成的一種空閑管理方法。
  文件卷的目錄區中專門用一個磁碟塊作為 超級塊 ，當系統啟動時需要將 超級塊讀入內存 。並且要保證與外存中的「超過塊」的數據一致。

  內存的分配過程：分配過程是從棧頂取出一空閑盤塊號，將與之對應的盤塊分配給用戶，然後將棧頂指針下移一格，若該盤塊號已是棧底（即第一個盤塊），這是當前棧中最後一個可分配的盤塊號。由於在該盤塊號所對應的盤塊中記有下一組可用的盤塊號，因此，不能直接將它分配掉，需要將它記錄的下一組信息保存下來，所以比須調用磁碟讀過程，將棧底盤塊號所對應盤塊的內容讀入棧中，作為新的盤塊號棧的內容，並把原棧底對應的盤塊分配出去(其中的有用數據已讀入棧中)。然後，再分配一相應的緩沖區(作為該盤塊的緩沖區)。最後，把棧中的空閑盤塊數減1 並返回。

  下面舉例說明
  如果此時新建一個文件需要一個磁碟塊，那麼此時第一組有100個空閑塊，所以是足夠分配的，將棧頂的盤塊號即201號盤塊對應的盤塊分配出去，如下圖

  如果此時又創建一個新的文件，需要99個磁碟塊，就需要將剩下的99個盤塊全部分配出去，但是此時300號盤塊記錄了下一組信息，如果分配出去，信息就是丟失，所以需要將300號盤塊從外存（磁碟）讀入內存，將300號盤塊記錄的信息，寫入空閑盤塊號棧，然後才能將這99塊空閑塊分配出去。具體過程如下圖所示

  
  內存的回收過程：在系統回收空閑盤塊時，須調用盤塊回收過程進行回收。它是將回收盤塊的盤塊號記入空閑盤塊號棧的頂部，並執行空閑盤塊數加 1 操作。當棧中空閑盤塊號數目已達 100 時，表示棧已滿，便將現有棧中的100 個盤塊號記入新回收的盤塊中，再將其盤塊號作為新棧底。

  以分配的第一個圖為例，201盤塊被分配出去了，如果此刻有個文件被刪除了，其佔用的盤塊是199號，系統需要回收這個盤塊，發現此時空閑盤塊號棧中記錄空閑塊數為99，直接將盤塊號記錄棧頂，將空閑盤塊數加1即可。

  如果此時又有一個文件被刪除了，其佔用的盤塊是190，此時空閑盤塊號數已經達到100了，就需要將現在空閑盤塊棧中信息記入新回收的塊中。

❷ 安卓系統的存儲空間是怎麼劃分的

ROM分為三個分區：

1、系統分區----用於存放Android系統 (Android4.x版系統至少500MB以上)、還原備份(300MB左右)、刷機Recovery資源(約20MB～50MB)、系統級APP(安 裝在此空間的APP需要Root許可權才可卸載)以及交換空間、硬體底層空間等等，加在一起約1.5GB～2GB。這部分空間就好似PC上安裝在C盤中的 Windows系統和硬體驅動程序，以及用於存放一鍵恢復鏡像的隱藏分區。

2、程序分區----用於存放隨機預裝的第三方 APP(用戶可卸載)，你自己下載的所有APP主程序都會安裝到這個空間內，手機廠商通常會為此分區預留1GB～3GB的存儲空間。當該空間被占滿後，你 再安裝APP時會出現無空間安裝的報錯提示。我們可以將其理解為PC C盤里的「Program Files」文件夾，只是你所安裝的所有程序默認只能安裝於此且無法修改路徑。「系統分區＋程序分區」的總和就是電腦C盤的全部空間。

3、存儲分區----這才是當手機連接PC後所識別 出來的「移動硬碟」，小米3的12.38GB和聯想K900的7.88GB就是存儲分區做斗。這部分空間可以由用戶自由支配，可存放大型游戲的數據包、手戚音樂、 圖片、視頻，可像U盤一樣隨意折騰。換做PC領域，畢胡陵存儲分區就好似D盤、E盤、F盤等非系統分區。

系統分區和程序分區，雖然無法被用戶直接利用，但卻承擔著非常重要的角色。