1文件抽象与打开文件表
闭卷重建文件抽象与打开文件表的对象、状态、事件、不变量与一个失败反例。
操作系统与系统实验 · 小纸条
选一章打印。双面打印（按长边翻页）后沿虚线剪开，每张卡片正面题目、背面答案。
第 1 页 · 正面（题目）
2目录、路径解析与链接
闭卷重建目录、路径解析与链接的对象、状态、事件、不变量与一个失败反例。
3文件分配与索引结构
闭卷重建文件分配与索引结构的对象、状态、事件、不变量与一个失败反例。
4空闲空间与块布局
闭卷重建空闲空间与块布局的对象、状态、事件、不变量与一个失败反例。
5页缓存、写回与一致性
闭卷重建页缓存、写回与一致性的对象、状态、事件、不变量与一个失败反例。
6实验：inode索引容量
闭卷重建实验：inode索引容量的对象、状态、事件、不变量与一个失败反例。
7实验：崩溃写序列判定
闭卷重建实验：崩溃写序列判定的对象、状态、事件、不变量与一个失败反例。
第 1 页 · 背面（答案）
核心机制：路径逐分量查目录项到inode；硬链接共享inode，符号链接保存另一条路径；实验入口：创建a、a的硬链接b和符号链接c，执行rename与unlink后逐项判断可访问性；边界：硬链接计数不等于打开引用数；符号链接可跨文件系统也可能形成环。
核心机制：文件描述符索引进程表项，系统打开文件项保存偏移与状态，并引用内存inode/vnode；实验入口：同一文件先open两次再dup一次，推演三描述符是否共享偏移和引用计数；边界：路径名不是打开后的唯一身份；unlink后已有打开引用仍可继续访问。
核心机制：位图适合批量找连续块，空闲链简单却不利于连续分配；局部性影响后续I/O；实验入口：对32块位图执行分配释放并输出最长连续空闲区，比较只看空闲总数的错误；边界：元数据本身也要持久化与校验；位图更新和数据写入顺序影响崩溃状态。
核心机制：连续、链式和索引分配在随机访问、扩展、碎片与元数据开销之间权衡；实验入口：用直接、一级间接和二级间接指针计算给定块大小下最大文件和访问次数；边界：索引块容量要扣除指针宽度与格式开销；稀疏文件的逻辑大小不等于占用块数。
核心机制：按块大小、指针宽度和直接/间接层数计算可寻址数据块与最大文件字节数；实验入口：输入块大小、指针字节、直接指针数和间接级数，输出最大数据块数；边界：每级间接是扇出乘法，索引块自身不计入文件数据块但占存储空间。
核心机制：读写通常先命中页缓存，脏页异步写回；fsync只在具体对象和设备语义下提供持久化边界；实验入口：模拟写临时文件、fsync文件、rename、fsync目录的原子替换序列，逐崩溃点判断可能结果；边界：write成功通常只表示数据进入内核缓存，不等于已经稳定落盘。
核心机制：用有限状态机枚举数据块、inode、目录项和日志提交的持久化顺序；实验入口：输入若干写入事件与崩溃位置，输出文件OLD、NEW、MISSING或INCONSISTENT；边界：模型必须声明缓存与写屏障假设；真实设备可能重排，不能靠源码顺序推断落盘顺序。