文件管理，由于系统的内存有限并且不能长期保存，故平时总是把它们以文件的形式存放在外存中，需要时再将它们调入内存。如何高效的对文件进行管理是操作系统实现的目标。

1. 存储空间的初始化与划分

1.1. 存储空间的划分

将物理磁盘划分为一个个文件卷(逻辑卷、逻辑盘)，有的系统支持超大型文件，可支持由多个物理磁盘组成一个文件卷。

1.2. 存储空间的初始化

将各个文件卷划分为目录区、文件区。目录区主要存放文件目录信息(FCB)、用于磁盘存储空间管理的信息。文件区用于存放文件数据。

2. 管理方法

2.1. 空闲表法(适用于”连续分配方式”)

空闲表由第一个空闲盘块号和空闲盘块数构成，适用于连续分配方式

2.1.1. 如何分配磁盘块?

与内存管理中的动态分区分配很类似，为一个文件分配连续的存储空间。同样可采用首次适应、最佳适应、最坏适应等算法来决定要为文件分配哪个分区

2.1.2. 如何回收磁盘块?

与内存管理中的动态分区分配很类似，当回收某个存储区是需要有四种情况:

  1. 回收区的前后都没有相邻空闲区。
  2. 回收区的前后都是空闲区。
  3. 回收区前面是空闲区。
  4. 回收区后面是空闲区。

假设此时删除了某文件，系统回收了它占用的15,16,17号

2.2. 空闲链表法

空闲链表法可分为空闲盘块链和空闲盘区链。空闲盘块链，即以盘块为单位组成一条空闲链，每个空闲盘块中存储着下一个空闲盘块的指针。空闲盘区链，即以盘区为单位组成一条空闲链，连续的空闲盘块组成一个空闲盘区，空闲盘区中的第一个盘块内记录了盘区的长度、下一个盘区的指针

2.2.1. 空闲盘块链

操作系统保存着链头、链尾指针。

  1. 如何分配?

    若某文件申请K个盘块，则从链头开始依次摘下K个盘块分配，并修改空闲链的链头指针。

  2. 如何回收?

    回收的盘块依次挂到链尾，并修改空闲链的链尾指针

适用于离散分配的物理结构。为文件分配多个盘块时可能要重复多次操作

2.2.2. 空闲盘区链

操作系统保存着链头、链尾指针。

  1. 如何分配?

    若某文件申请 K 个盘块，则可以采用首次适应、最佳适应等算法，从链头开始检索，按照算法规则找到一个大小符合要求的空闲盘块，分配给文件。若没有合适的连续空间块，也可以将不同盘区的盘块同时分配给一个文件，注意分配后可能要修改相应的链指针、盘区大小等数据。

  2. 如何回收?

    若回收区和某个空闲盘块相邻，则需要将回收区合并到空闲盘区中。若回收区没有和任何空闲区相邻，将回收区作为单独的一个空闲盘区挂到链尾

离散分配、连续分配都适用。为一个文件分配多个盘块时效率更高

2.3. 位示图法

每个二进制位对应一个盘块。如“0”代表盘块空闲，“1”代表盘块已分配。位示图一般用连续的“字”来表示，如一个字的字长是16位，字中的每一位对应一个盘块。因此可以用（字号，位号）对应一个盘块号，也可以用（行号，列号）表示。

如盘块号、学号、位号从 0 开始，若 n 表示字长，则(字号，位号)=(i,j）的二进制位对应的盘块号:
$$
b = n \times i + j
$$
b 号盘块对应的字号 $i=b/n$，位号 $j=b%n$

2.3.1. 如何分配?

1、顺序扫描位示图，找到 K 个相邻或不相邻的 0

2、根据字号、位号算出对应的盘块号，将相应盘块分配给文件

3、将相应位设置为 1

2.3.2. 如何回收?

1、根据回收的盘块号计算出对应的字号、位号。

2、将相应二进制位设为“0”。

2.4. 成组链接法

空闲表法、空闲链表法不适用于大型文件系统,因为空闲表或空闲链表可能过大。UNX系统中采用了成组链接法对磁盘空闲块进行管理。

文件卷的目录区中专门用一个磁盘块作为“超级块”,当系统启动时需要将超级块读入内存。并且要保证内存与外存中的“超级块”数据一致