系统架构设计师教程：文件管理

第一篇：系统架构设计师教程：文件管理

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系统架构设计师教程：文件管理

操作系统的主要功能是进行处理机与进程管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理，本节讨论操作系统是如何完成这些功能的。文件管理

操作系统对计算机的管理包括两个方面：硬件资源和软件资源。硬件资源的管理包括CPU的管理、存储器的管理、设备管理等，主要解决硬件资源的有效和合理利用问题。

软件资源包括各种系统程序、各种应用程序、各种用户程序，也包括大量的文档材料、库函数等。每一种软件资源本身都是具有一定逻辑意义的、相关信息的集合，在操作系统中它们以文件形式存储。

计算机系统的重要作用之一是能快速处理大量信息，因此数据的组织、存取和保护成为一个极重要的内容。文件系统是操作系统中组织、存取和保护数据的一个重要部分。

文件管理的功能包括：建立、修改、删除文件；按文件名访问文件；决定文件信息的存放位置、存放形式及存取权限；管理文件间的联系以及提供对文件的共享、保护和保密等。允许多个用户协同工作又不引起混乱。文件的共享是指一个文件可以让多个用户共同使用，它可以减少用户的重复性劳动，节省文件的存储空间，减少输入/输出文件的次数等。文件的保护主要是为防止由于误操作而对文件造成的破坏。文件的保密是为了防止未经授权的用户对文件进行访问。

文件的保护、保密实际上是用户对文件的存取权限控制问题。一般为文件的存取设置两级控制：第1级是访问者的识别，即规定哪些人可以访问；第2级是存取权限的识别，即有权参与访问者可对文件执行何种操作。

1.文件的逻辑结构

文件的结构是指文件的组织形式，从用户观点所看到的文件组织形式，称为文件的逻

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辑结构。

文件的逻辑组织是为了方便用户使用。一般文件的逻辑结构可以分为两种：无结构的字符流文件和有结构的记录文件。记录文件由记录组成，即文件内的信息划分成多个记录，以记录为单位组织和使用信息。

记录文件有顺序文件、索引顺序文件、索引文件和直接文件。

（1）顺序文件。大多数文件是顺序文件。顺序文件的记录定长，记录中的数据项的类型长度与次序固定，一般还有一个可以惟一标识记录的数据项，称为键（key），记录是按键值的约定次序组织的。顺序文件常用于批处理应用，对于查询或更新某个记录的处理性能不太好。

（2）索引顺序文件。索引顺序文件是基于键的约定次序组织的，而且维护键的索引和溢出区域。键的索引也可以是多级索引。索引顺序文件既适用于交互方式应用，也适用于批处理方式应用。

（3）索引文件。索引文件是基于记录的一个键数据项组织的。许多应用需按照别的数据项访问文件，为此，常采用索引文件方法，即对主文件中的记录按需要的数据项（一个或几个）建索引，索引文件本身是顺序文件组织。

（4）直接文件。直接文件又称哈希（Hash）文件。记录以它们在直接访问存储设备上的物理地址直接（随机地）访问。直接文件常用于需要高速访问文件而且每次访问一条记录的应用中。2.文件的物理结构

文件的物理结构是指文件在存储设备上的存放方法。文件的物理结构侧重于提高存储器的利用效率和降低存取时间。文件的存储设备通常划分为大小相同的物理块，物理块是分配和传输信息的基本单位。文件的物理结构涉及文件存储设备的组块策略和文件分配策略，系统架构设计师

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决定文件信息在存储设备上的存储位置。常用的文件分配策略有：

（1）顺序分配（连续分配）。这是最简单的分配方法。在文件建立时预先分配一组连续的物理块，然后，按照逻辑文件中的信息（或记录）顺序，依次把信息（或记录）按顺序存储到物理块中。这样，只需知道文件在文件存储设备上的起始位置和文件长度，就能进行存取，这种分配方法适合于顺序存取，在连续存取相邻信息时，存取速度快。其缺点是在文件建立时必须指定文件的信息长度，以后不能动态增长，一般不宜用于需要经常修改的文件。

（2）链接分配（串联分配）。这是按单个物理块逐个进行的。每个物理块中（一般是最后一个单元）设有一个指针，指向其后续连接的下一个物理块的地址，这样，所有的物理块都被链接起来，形成一个链接队列。在建立链接文件时，不需指定文件的长度，在文件的说明信息中，只需指出该文件的第一个物理块块号，而且链接文件的文件长度可以动态地增长。只调整物理块间的指针就可以插入或删除一个信息块。

链接分配的优点是可以解决存储器的碎片问题，提高存储空间利用率。由于链接文件只能按照队列中的链接指针顺序序查找，因此，搜索效率低，一般只适用于顺序访问，不适用于随机存取。

（3）索引分配。这是另一种对文件存储不连续分配的方法。采用索引分配方法的系统，为每一个文件建立一张索引表，索引表中每一表项指出文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号。

索引分配既可以满足文件动态增长的要求，又可以方便而迅速地实现随机存取。对一些大的文件，当索引表的大小超过一个物理块时，会发生索引表的分配问题。一般采用多级（间接索引）技术，这时在由索引表指出的物理块中存放的不是文件存放处而是存放文件信息的物理块地址。这样，如果一个物理块能存储n个地址，则一级间接索引将使可寻址的文件长度变成n2块，对于更大的文件可以采用二级甚至三级间接索引（例如，Unix操作

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系统采用三级索引结构，如图1-12所示）。

图1-12索引结构图

索引文件的优点是既适用于顺序存取，又适用于随机存取。缺点是索引表增加了存储空间的开销。另外，在存取文件时需要访问两次磁盘，一次是访问索引表，另一次是根据索引表提供的物理块号访问文件信息。为了提高效率，一种改进的方法是，在对某个文件进行操作之前，预先把索引表调入内存。这样，文件的存取就能直接从在内存的索引表中确定相应的物理块号，从而只需要访问一次磁盘。

3.文件存储设备管理

文件存储设备管理，就是操作系统要有效地进行存储空间的管理。由于文件存储设备是分成许多大小相同的物理块，并以块为单位交换信息，因此，文件存储设备的管理实质上是对空闲块的组织和管理问题。它包括空闲块的组织，空闲块的分配与空闲块的回收等问题。有3种不同的空闲块管理方法，它们分别是索引法、链接法和位示图法。

（1）索引法。索引法把空闲块作为文件并采用索引技术。为了有效，索引对应于一个或由几个空闲块构成的空闲区。这样，磁盘上每一个空闲块区都对应于索引表中一个条目，系统架构设计师

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这个方法能有效地支持每一种文件分配方法。

在系统中为某个文件分配空闲块时，首先扫描索引空闲文件目录项，如找到合适的空闲区项，则分配给申请者，并把该项从索引空闲文件中去掉。如果一个空闲区不能满足申请者的要求，则把另一项分配给申请者。如果一个空闲区所含块数超过申请者的要求，则为申请者分配所要的物理块后，再修改该表项。当一个文件被删除释放物理块时，系统则把被释放的块号以及第一块块号置入索引空闲文件的新表项中。

希赛教育专家提示：在内存管理中所用到的有关空闲区的分配和回收算法，只要稍加修改就可以用于索引法。

（2）链接法。链接法使用链表把空闲块组织在一起，当申请者需要空闲块时，分配程序从链首开始摘取所需的空闲块。反之，管理程序把回收的空闲块逐个地挂入队尾，这个方法适用于每一种文件分配方法。空闲块的链接方法可以按释放的先后顺序链接，也可以是按空闲块区（连续/1个空闲块）的大小顺序链接。后者有利于获得连续的空闲块的请求，但在分配请求和回收空闲块时系统开销多一点。

（3）位示图法。该方法是在外存上建立一张位示图（Bitmap），记录文件存储器的使用情况。每一位仅对应文件存储器上的一个物理块，取值0和1分别表示空闲和占用。文件存储器上的物理块依次编号为：0、1、2、…假如系统中字长为32位，有4096个物理块，那么在位示图中的第1个字对应文件存储器上的0、1、2…31号物理块；第2个字对应文件存储器上的32、33、34、…、63号物理块；第128字对应文件存储器上的4064、4065、…、4095号物理块。这样位示图的大小为32字。

位示图是利用二进制的一位来表示磁盘中一个盘块的使用情况，如图1-13所示。当其值为“0”时，表示对应的盘块空闲；为“1”时表示已分配。由所有盘块对应的位构成一个集合，称为位示图。位示图也可描述为一个二维数组map:Varmap:array[1…m,1…n]ofbit;

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图1-13位示图

4.树型目录结构

在计算机的文件系统中，一般采用树型目录结构。在树型目录结构中，树的根结点为根目录，数据文件作为树叶，其他所有目录均作为树的结点。

根目录隐含于一个硬盘的一个分区中，根目录在最顶层。它包含的子目录是一级子目录。每一个一级子目录又可以包含若干二级子目录，…，这样的组织结构就叫做目录树。

当前盘和当前目录是系统默认的操作对象。如果用户没有指明操作对象，系统就将用户命令指向当前盘和当前目录。

路径是指从根目录或者当前目录开始到访问对象（目录或者文件），在目录树中路经过的所有目录的序列。例如“c:doslmousemouse”就是Windows系统中的一条路径。在树型目录结构中，从根目录到任何数据文件之间，只有一条惟一的通路，从树根开始，把全部目录文件名与数据文件名，依次用“/”（UNIX/Linux系统）或“"（Windows系统）连接起来，构成该数据文件的路径名，且每个数据文件的路径名是惟一的。这样，可以解决文件重名问题。

从树根开始的路径为绝对路径，如果文件系统有很多级时，使用不是很方便，所以引入相对路径，即是从当前目录开始，再逐级通过中间的目录文件，最后到达所要访问的数据文件。

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绝对路径给出文件或目录位置的完全的描述，通常由层次结构的顶端开始（根目录），通常第一个字符是”/“（UNIX/Linux系统）或者是盘符（Windows系统）。相对路径通常由目录结构中的当前的位置开始，一般都比绝对路径要短。

父目录是指当前路径的上一层目录。每个目录下都有代表当前目录的”.“文件和代表当前目录父目录的”“文件，相对路径名一般就是从”"开始的。

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第二篇：系统架构设计师教程知识点梳理(一)

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系统架构设计师教程知识点梳理

（一）软考系统架构设计师属于软考中的一项高级资格考试，考试分综合知识、案例分析和论文3个科目。系统架构设计师考试作为一项高级资格考试，且比较偏技术，有一定的考试难度，那么该如何备考才能顺利通过考试呢？面对系统架构设计师教程无从下手的同学，希赛软考学院为您准备了几个重要的知识点精讲，希望对您的学习有所帮助。

浅谈架构

不得不说的就是规范性的东西，我认为规范是个很重要的东西，当然，规范不只是说大家统一用某种形式命名变量，方法等等，这只是对程序员而言的规范，如果这个划做横向规范的话，那么纵向规范就是面对客户的规范。对程序员的规范，注释，变量，方法，文档。当然未必每个人都做到了这些。

第一点，对客户的规范有很多中，比如小细节CS系统中的Anchor怎么设置，Dock怎么设置，如何让页面看起来更加让用户舒心，如何做焦点设置。大到如何给客户做培训，如何防止用户看到不友好页面，如何简化用户操作等等，这些都是属于规范性范畴。

第二点，对于一个完善的架构，日志处理机制是必须做好的，日志处理不只是简单的说输出完成这么简单。首先，必须要通过配置控制在什么时候输出，在什么地方输出，如何输出，怎么记录，是记录数据库还是日志文件中。如何灵活让用户控制日志输出方式。

第三点，对于一个完善的架构，异常处理机制也是一个重点。

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异常怎么处理，如何记录，是记录到系统中，还是异常文件，还是数据库异常表，或者发给技术部邮件等等，如何做异常记录，在产生异常以后更容易让用户，技术人员看到异常产生的原因，这个是一个比较重要的模块。

第四点，对于一个完善的架构，配置文件是必须的，有些项目只是简单的对web.confg里加些配置，我认为这根本不够完善，对于配置而言，有很多需要配置的内容，比如系统连接哪种数据库，客户信息，再比如是否记录日志，异常等，是否允许用户注册等等灵活功能的控制完全可以在配置中实现。

第五点，对于一个完善的架构，如何做好权限是很重要的一块内容，比如权限如何控制，怎么处理用户，组，模块，部门等等之间的关系，工作流如何做，如何让权限与工作流做良好匹配，比如某审批人员出差了，如何处理其审批流程等等。

第六点，对于一个完善的架构，流水号生成功能也相当重要，任何一种系统，不管是信息管理系统还是电子商务平台，一定都会要求按一定格式生成某套流水号，流水号也必须有灵活性，这点非常重要。

第七点，对于一个完善的架构，必须要有代码生成功能，比如基础业务类生成，实体类生成，最好可以控制数据库主外键关系等等，这样能减少程序员的很多无趣的工作量。

考虑用户的观点

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当您为智能客户端应用程序确定合适的性能目标时，您应该仔细考虑用户的观点。对于智能客户端应用程序而言，性能与可用性和用户感受有关。例如，只要用户能够继续工作并且获得有关操作进度的足够反馈，用户就可以接受漫长的操作。在确定要求时，将应用程序的功能分解为多个使用情景或使用案例通常是有用的。您应该识别对于实现特定性能目标而言关键且必需的使用案例和情景。应该将许多使用案例所共有且经常执行的任务设计得具有较高性能。

同样，如果任务要求用户全神贯注并且不允许用户从其切换以执行其他任务，则需要提供优化的且有效的用户体验。如果任务不太经常使用且不会阻止用户执行其他任务，则可能无须进行大量调整。对于您识别的每个性能敏感型任务，您都应该精确地定义用户的操作以及应用程序的响应方式。您还应该确定每个任务使用的网络和客户端资源或组件。该信息将影响性能目标，并且将驱动对性能进行度量的测试。可用性研究提供了非常有价值的信息源，并且可能大大影响性能目标的定义。正式的可用性研究在确定用户如何执行他们的工作、哪些使用情景是共有的以及哪些不是共有的、用户经常执行哪些任务以及从性能观点看来应用程序的哪些特征是重要的等方面可能非常有用。如果您要生成新的应用程序，您应该考虑提供应用程序的原型或模型，以便可以执行基本的可用性测试。

考虑应用程序操作环境

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对应用程序的操作环境进行评估是很重要的，因为这可能对应用程序施加必须在您制定的性能目标中予以反映的约束。位于网络上的服务可能对您的应用程序施加性能约束。例如，您可能需要与您无法控制的Web服务进行交互。在这种情况下，需要确定该服务的性能，并且确定这是否将对客户端应用程序的性能产生影响。您还应该确定任何相关服务和组件的性能如何随着时间的变化而变化。某些系统会经受相当稳定的使用，而其他系统则会在一天或一周的特定时间经受变动极大的使用。这些区别可能在关键时间对应用程序的性能造成不利影响。例如，提供应用程序部署和更新服务的服务可能会在星期一早上9点缓慢响应，因为所有用户都在此时升级到应用程序的最新版本。

另外，还需要准确地对所有相关系统和组件的性能进行建模，以便可以在严格模拟应用程序的实际部署环境的环境中测试您的应用程序。对于每个系统，您都应该确定性能概况以及最低、平均和最高性能特征。然后，您可以在定义应用程序的性能要求时根据需要使用该数据。您还应该仔细考虑用于运行应用程序的硬件。您将需要确定在处理器、内存、图形功能等方面的目标硬件配置，或者至少确定一个如果得不到满足则无法保证性能的最低配置。通常，应用程序的业务操作环境将规定一些更为苛刻的性能要求。例如，执行实时股票交易的应用程序将需要执行这些交易并及时显示所有相关数据。

第三篇：系统架构设计师岗位职责

1.负责相关产品的架构设计工作，以及产品间的接口设计及管理。

2.负责指导产品的高层设计，参与重要或高风险模块的设计，控制高层设计的质量。

3.负责或参与公司外部和内部技术规范的制定。

4.负责向相关组织提供关键技术支持。

5.负责在公司内部进行组织领域内的技术知识传递。

6.负责或参与各项研发过程的技术评审工作。

7.与其他部门进行协调、沟通，保证开发与设计相符。

8.负责相关请求的技术分析；负责制订相关的技术解决方案。

9.组织实施技术可行性验证及技术选型工作。

第四篇：系统分析师、系统架构设计师岗位职责

1.负责软件产品的系统分析设计，核心模块实现。

2.负责对产品的整体系统架构，开发及相关管理文档编写。

3.有团队管理经验，并能按照相关研发规范过程进行研发。

第五篇：系统架构设计师考试心得

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系统架构设计师考试心得

去年参加了系统架构设计师的考试，考试还算比较顺利，顺利通过了国家分数线，获得了资格证书。除去考试不说，在准备考试的这段时间里了解了一下架构设计的主要工作，和做架构设计的理论知识和一些成熟的架构方案，对自己以后的实际工作有很大的帮助。下面总结一下我的备考经验。

【前期准备】

花了一个月的时间基本就是学习基础知识，其实好多大学的课程都已经学习过了，无奈毕业以后就基本不怎么看书了，忘了很多，不过比起从头来学还是轻松了很多，O(∩_∩)O哈哈~。

参考书籍：

《系统架构设计师考试全程指导》和《系统架构设计师教程》这两本书基础知识基本上涵盖齐全了，后一本书可以粗略看一次，了解一下架构设计师需要的主要背景理论知识，前一本书推荐看两次，第一次算是过一下主要的理论知识点，能记住多少算多少，第二次顺便做一下课后的习题，实际上题目也没几道，每个章节也才不到20道题目，便于加深理解，同时重点记忆一些关键的知识点。

【中期准备】

10月份到11月份这一个月基本上就是熟悉考试的题型，了解一下考试题目是什么样子的，主要考什么，哪些是重点，案例分析题目怎么解答等等。

参考书籍：

《系统架构设计师考试考点突破、案例分析、试题实战一本通》和《系统架构设计师考试历年试题分析与解答》可以看一下历年的考题，相信大家考试也都不少了，最具有参考价值的题目仍旧是历年的真题，虽说系统架构师自从09年

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才开始，但是通过本书试着做一些题目，了解一下历年考过的知识，和简答题目的方法，尤其是下午的案例分析题，难度相对比较高，可以重点学习一下回答这类题目的方法。

【后期准备】

11月份，考试前夕，这段时间主要是知识总结和准备论文方面的工作。架构知识涉及面太广，不可能面面俱到，所有的知识都非常熟悉，必要的背景知识相信通过前段时间的学习，基本也就OK了，现在重点是论文设计了。一来，论文的字数比较多，2个小时的考试时间，写3000字的论文，还要扣除包括审题，概要什么的时间花费，练习练习动手写作能力还是非常重要的。如果提前能练练手的话，相信语言的组织了，字迹的工整程度了，都能提高不少。二来，选择自己在近两年时间内做过的印象最深的一个项目，从项目的整体角度考虑，需求分析了，架构设计了，软件测试了，认为能够以宏观角度概括的，都可以整理一下，这都是用来写作的素材。三来，就是细化自己在项目中所做的工作，不要泛泛而谈，举实例出来，提出解决方案，这就是论文的论据。

其实论文这块，题目本身比较灵活，结合自己的实际项目经验来写，相对来说容易许多，内容也不会显得太空洞。同时可以网上参考一下历年的优秀论文，了解一下开头怎么写，中间内容怎么写，结尾怎么写，使文章读起来整体有一气呵成的感觉，免得写的不着边际，跑题了。

【总结】

总的来说，基础知识还是要花大工夫的，毕竟涉及的知识面比较广泛，操作系统了，网络了，数据库了，信息系统了，软件架构设计了，知识产权了等等。有些是了解的，有些是要重点掌握的，在复习基础知识的时候可以归类记忆。

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再者，要多了解一下当前互联网产业的热门技术，毕竟做架构设计工作也是与时俱进的，现在都有好多的成熟架构解决方案，平时多了解和积累一些。

最后，也最重要，在实际的项目中把所积累的知识运用一下，不仅对自己做设计工作有好处，同时对考试来说，案例分析和论文设计也就比较容易上手了，不然的话，那就真是纸上谈兵了。考试的时候无从下手，不容易答题。

这算是自己考架构设计师的一点心得体会，难免有不足之处，相信大家只要认真准备了，考试还是比较容易过的，重要的是自己在工作中做架构设计的时候也能得心应手，灵活做设计，最后也预祝大家都能考个好成绩！！