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存储管理概述
存储管理是操作系统的一项基本功能，主要负责对计算机系统中的存储资源进行分配、回收、保护和优化，存储管理包括内存管理、磁盘管理和文件系统管理三个主要方面，本文将详细解析操作系统的存储管理功能，包括其核心机制与策略。
内存管理
1、虚拟内存
虚拟内存是一种将物理内存与磁盘存储空间相互映射的技术，它允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间，虚拟内存的核心机制包括：
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（1）地址转换：将虚拟地址转换为物理地址。
（2）页面置换：当物理内存不足时，操作系统会自动将部分页面置换到磁盘上。
（3）页面调度：根据页面访问频率和页面置换算法，选择置换哪些页面。
2、内存分配策略
内存分配策略是指操作系统如何将物理内存分配给各个进程，常见的内存分配策略包括：
（1）固定分区分配：将内存划分为若干固定大小的分区，每个分区分配给一个进程。
（2）可变分区分配：根据进程大小动态划分内存分区。
（3）分页分配：将内存划分为若干固定大小的页面，每个页面分配给一个进程。
（4）分段分配：将内存划分为若干逻辑上连续的段，每个段分配给一个进程。
3、内存保护
内存保护是指操作系统对内存进行隔离和保护，防止进程访问其他进程的内存空间，内存保护机制包括：
（1）内存隔离：将进程的内存空间与其他进程隔离，防止进程间互相干扰。
（2）内存访问控制：根据进程权限设置，控制进程对内存的访问。
磁盘管理
1、磁盘调度
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磁盘调度是指操作系统如何选择磁盘I/O请求的顺序，以提高磁盘访问效率，常见的磁盘调度算法包括：
（1）先来先服务（FCFS）：按照请求顺序执行。
（2）最短寻道时间优先（SSTF）：选择寻道时间最短的请求先执行。
（3）循环扫描（C-SCAN）：按照请求顺序执行，到达磁盘末尾后反向执行。
（4）电梯调度（LOOK）：类似于C-SCAN，但在请求较少时可以减少移动。
2、磁盘空间分配
磁盘空间分配是指操作系统如何将磁盘空间分配给文件和目录，常见的磁盘空间分配策略包括：
（1）连续分配：将文件存储在磁盘上的连续空间。
（2）链接分配：将文件存储在磁盘上的非连续空间，每个空间通过指针链接。
（3）索引分配：为每个文件创建索引，记录文件在磁盘上的存储位置。
文件系统管理
1、文件系统结构
文件系统结构是指文件在磁盘上的组织方式，常见的文件系统结构包括：
（1）目录结构：使用目录来组织文件，便于管理和查找。
（2）树形结构：使用树形结构来组织文件，便于管理和查找。
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（3）哈希结构：使用哈希函数将文件映射到磁盘上的特定位置。
2、文件存储与访问
文件存储与访问是指操作系统如何将文件存储在磁盘上，以及如何访问文件，常见的文件存储与访问机制包括：
（1）文件分配表（FAT）：记录文件在磁盘上的存储位置。
（2）索引节点（INODE）：记录文件属性和磁盘块地址。
（3）目录项：记录文件名和索引节点地址。
3、文件系统保护
文件系统保护是指操作系统对文件进行隔离和保护，防止非法访问和修改，文件系统保护机制包括：
（1）文件权限：设置文件访问权限，控制用户对文件的访问。
（2）文件加密：对文件进行加密，防止非法访问。
操作系统的存储管理功能是实现计算机系统高效运行的基础，本文从内存管理、磁盘管理和文件系统管理三个方面，详细解析了操作系统的存储管理功能及其核心机制与策略，深入了解这些功能，有助于我们更好地理解操作系统的工作原理，为优化系统性能提供理论依据。
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