操作系统中的可用空间管理

系统会跟踪空闲磁盘块，以便在创建文件时为文件分配空间。此外，要重新使用删除文件释放的空间，空闲空间管理变得至关重要。系统维护一个空闲空间列表，用于跟踪未分配给某个文件或目录的磁盘块。可用空间列表主要可以实现为：

1. 位图或位向量 –
   位图或位向量是位的序列或集合，其中每个位对应一个磁盘块。该位可以取两个值：0 和 1： 0 表示块已分配，1 表示空闲块。
   图 1中磁盘上的给定磁盘块实例（其中分配了绿色块）可以用 16 位位图表示为： 0000111000000110 。

   

   好处 -

   • 简单易懂。
   • 找到第一个空闲块是有效的。它需要扫描位图中的字（一组 8 位）以获得非零字。 （0 值字的所有位均为 0）。然后通过扫描非零字中的第一个 1 位来找到第一个空闲块。

   块数可以计算为：
   （每个字的位数）*（0 值字的数量）+ 非零字中第一个第 1 位的偏移量。

   
   
   
   

   对于图 1 ，我们按顺序扫描位图以查找第一个非零字。
   第一组 8 位 (00001110) 构成一个非零字，因为所有位都不为 0。找到非 0 字后，我们寻找第一个 1 位。这是非零字的第 5 位。因此，偏移量 = 5。
   因此，第一个空闲块数 = 8*0+5 = 5。

2. 链表——
   在这种方法中，空闲磁盘块链接在一起，即空闲块包含指向下一个空闲块的指针。第一个磁盘块的块号存储在磁盘上的单独位置，也缓存在内存中。

   

   在图 2 中，空闲空间列表头指向 Block 5，Block 5 指向 Block 6，下一个空闲块等等。最后一个空闲块将包含一个指示空闲列表结束的空指针。
   这种方法的一个缺点是空闲空间列表遍历所需的 I/O。

3. 分组——
   这种方法将空闲块的地址存储在第一个空闲块中。第一个空闲块存储一些地址，比如 n 个空闲块。在这 n 个块中，前 n-1 个块实际上是空闲的，最后一个块包含下一个空闲的 n 个块的地址。
   这种方法的一个优点是可以很容易地找到一组空闲磁盘块的地址。
4. 数数 -
   这种方法存储第一个空闲磁盘块的地址和第一个块之后的 n 个空闲连续磁盘块。
   列表中的每个条目都将包含：
   1. 第一个空闲磁盘块的地址
   2. 数字 n

   例如，在图 1 中，空闲空间列表的第一个条目将是：([块 5 的地址], 2)，因为块 5 后面有 2 个连续的空闲块。