OS第6章文件管理(MR)

1、1計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第第6章章 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)本章教學(xué)內(nèi)容本章教學(xué)內(nèi)容v概述概述v文件系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)v目錄結(jié)構(gòu)和目錄查詢目錄結(jié)構(gòu)和目錄查詢v文件和目錄操作文件和目錄操作v文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)v管道文件管道文件v文件系統(tǒng)的可靠性文件系統(tǒng)的可靠性3本章教學(xué)目標(biāo)本章教學(xué)目標(biāo) v熟悉文件的概念、分類、文件的組織熟悉文件的概念、分類、文件的組織v掌握磁盤的調(diào)度算法掌握磁盤的調(diào)度算法v熟悉文件目錄的管理、文件的保密與保熟悉文件目錄的管理、文件的保密與保護(hù)方法護(hù)方法v熟悉文件的使用熟悉文件的使用 6.1 6.1 概述概述6.1.1 6.1.1 文件及其分類文件及其分

2、類1 1文件文件v文件文件是具有標(biāo)識(shí)符（文件名）的一組是具有標(biāo)識(shí)符（文件名）的一組相關(guān)信息的集合。相關(guān)信息的集合。通常存放在外存（通常存放在外存（如磁盤、磁帶）上，可以作為一個(gè)獨(dú)如磁盤、磁帶）上，可以作為一個(gè)獨(dú)立單位存放和實(shí)施相應(yīng)的操作（如打立單位存放和實(shí)施相應(yīng)的操作（如打開、關(guān)閉、讀、寫等）。開、關(guān)閉、讀、寫等）。 5文件類型文件類型 （1）按性質(zhì)和用途分類）按性質(zhì)和用途分類 系統(tǒng)文件、用戶文件、庫文件系統(tǒng)文件、用戶文件、庫文件（2）按文件的）按文件的按保存時(shí)間分類按保存時(shí)間分類臨時(shí)文件、永久文件臨時(shí)文件、永久文件（3）按文件的保護(hù)級(jí)別分類）按文件的保護(hù)級(jí)別分類 可執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫文

3、件可執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫文件（4）按文件中的數(shù)據(jù)形式分類）按文件中的數(shù)據(jù)形式分類源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件（5）按照文件的組織形式分類）按照文件的組織形式分類 普通文件、目錄文件、特殊文件普通文件、目錄文件、特殊文件 普通文件：普通文件：由表示程序、數(shù)據(jù)或文本的字符串構(gòu)由表示程序、數(shù)據(jù)或文本的字符串構(gòu)成，內(nèi)部沒有固定的結(jié)構(gòu)。成，內(nèi)部沒有固定的結(jié)構(gòu)。 普通文件通常分為普通文件通常分為ASCIIASCII文件和二進(jìn)制文件。文件和二進(jìn)制文件。ASCIIASCII文件由只包含文件由只包含ASCIIASCII字符的正文行組成，字符的正文行組成，每個(gè)正文行以回車符或換行符

4、終止，各行的長每個(gè)正文行以回車符或換行符終止，各行的長度可以不同。度可以不同。ASCIIASCII文件又稱文件又稱文本文件文本文件。二進(jìn)制文件二進(jìn)制文件所包含的每個(gè)字節(jié)可能有所包含的每個(gè)字節(jié)可能有256(28)256(28)種值。種值。 通常可執(zhí)行的二進(jìn)制文件都有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通?？蓤?zhí)行的二進(jìn)制文件都有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 存檔文件存檔文件是二進(jìn)制文件的另一示例。是二進(jìn)制文件的另一示例。 目錄文件：目錄文件：由下屬文件的目錄項(xiàng)構(gòu)成的文件。由下屬文件的目錄項(xiàng)構(gòu)成的文件。 特別文件：特別文件：特指各種外部設(shè)備。特指各種外部設(shè)備。 特別文件分為特別文件分為字符特別文件字符特別文件和和塊特別文件塊特別文件。文件類型

5、文件類型 6.1.2 6.1.2 文件命名文件命名v用戶對(duì)文件也是用戶對(duì)文件也是“按名存取按名存取”的。的。v不同系統(tǒng)對(duì)文件的命名規(guī)則是不同的。不同系統(tǒng)對(duì)文件的命名規(guī)則是不同的。v很多操作系統(tǒng)支持的文件名都由兩部分構(gòu)很多操作系統(tǒng)支持的文件名都由兩部分構(gòu)成：成：文件名文件名和和擴(kuò)展名擴(kuò)展名，二者間用，二者間用圓點(diǎn)圓點(diǎn)分開分開。擴(kuò)擴(kuò) 展展 名名文文 件件 類類 型型含含 義義exeexe，comcom，binbin可執(zhí)行文件可執(zhí)行文件可以運(yùn)行的機(jī)器語言程序可以運(yùn)行的機(jī)器語言程序objobj，o o 目標(biāo)文件目標(biāo)文件編譯過的、尚未連接的機(jī)器語言程序編譯過的、尚未連接的機(jī)器語言程序c c，cccc，j

6、avajava，paspas，asmasm，a a源文件源文件用各種語言編寫的源代碼用各種語言編寫的源代碼batbat，shsh批文件批文件由命令解釋程序處理的命令由命令解釋程序處理的命令txttxt，docdoc文本文件文本文件文本數(shù)據(jù)、文檔文本數(shù)據(jù)、文檔wpwp，textex，rrfrrf，docdoc字處理文檔文件字處理文檔文件各種字處理器格式的文件各種字處理器格式的文件liblib，a a，soso，dlldll庫文件庫文件供程序員使用的例程庫供程序員使用的例程庫arcarc，zipzip，tartar打印或視圖文件打印或視圖文件以打印或可視格式保存的以打印或可視格式保存的ASCI I

7、ASCI I碼文件或二進(jìn)碼文件或二進(jìn)制文件制文件arcarc，zipzip，tartar存檔文件存檔文件相關(guān)文件組成一個(gè)文件（有時(shí)壓縮）進(jìn)行存檔相關(guān)文件組成一個(gè)文件（有時(shí)壓縮）進(jìn)行存檔或存儲(chǔ)或存儲(chǔ)mpegmpeg，movmov，rmrm多媒體文件多媒體文件包含聲音或包含聲音或A/VA/V信息的二進(jìn)制文件信息的二進(jìn)制文件6.1.2 6.1.2 文件命名文件命名6.1.3 6.1.3 文件屬性文件屬性v文件屬性文件屬性: :描述文件特征的屬性描述文件特征的屬性 屬屬 性性含含 義義屬屬 性性含含 義義保護(hù)保護(hù)誰能訪問該文件，以何種方式訪誰能訪問該文件，以何種方式訪問問臨時(shí)標(biāo)志臨時(shí)標(biāo)志0 0表示正常

8、，表示正常，1 1表示進(jìn)程結(jié)束表示進(jìn)程結(jié)束時(shí)刪除文件時(shí)刪除文件口令口令訪問該文件所需口令訪問該文件所需口令鎖標(biāo)志鎖標(biāo)志0 0表示開鎖，非表示開鎖，非0 0表示上鎖表示上鎖創(chuàng)建者創(chuàng)建者文件創(chuàng)建者的標(biāo)識(shí)文件創(chuàng)建者的標(biāo)識(shí)記錄長度記錄長度一個(gè)記錄的字節(jié)數(shù)一個(gè)記錄的字節(jié)數(shù)文件主文件主當(dāng)前文件主當(dāng)前文件主關(guān)鍵字位置關(guān)鍵字位置每個(gè)記錄中關(guān)鍵字偏移每個(gè)記錄中關(guān)鍵字偏移只讀標(biāo)志只讀標(biāo)志0 0表示讀表示讀/ /寫，寫，1 1表示只讀表示只讀關(guān)鍵字長度關(guān)鍵字長度關(guān)鍵字字段中字節(jié)數(shù)關(guān)鍵字字段中字節(jié)數(shù)隱藏標(biāo)志隱藏標(biāo)志0 0表示正常，表示正常，1 1表示不在列表中顯表示不在列表中顯示示創(chuàng)建時(shí)間創(chuàng)建時(shí)間創(chuàng)建文件的日期和時(shí)間

9、創(chuàng)建文件的日期和時(shí)間系統(tǒng)標(biāo)志系統(tǒng)標(biāo)志0 0表示一般文件，表示一般文件，1 1表示系統(tǒng)文件表示系統(tǒng)文件最后存取時(shí)間最后存取時(shí)間最后存取文件的日期和時(shí)間最后存取文件的日期和時(shí)間存檔標(biāo)志存檔標(biāo)志0 0表示已經(jīng)后備，表示已經(jīng)后備，1 1表示需要后備表示需要后備最后修改時(shí)間最后修改時(shí)間最后修改文件的日期和時(shí)間最后修改文件的日期和時(shí)間ASCI I/ASCI I/二二進(jìn)制標(biāo)志進(jìn)制標(biāo)志0 0表示表示ASCI IASCI I文件，文件，1 1表示二進(jìn)制表示二進(jìn)制文件文件當(dāng)前長度當(dāng)前長度文件字節(jié)數(shù)文件字節(jié)數(shù)隨機(jī)存取標(biāo)隨機(jī)存取標(biāo)志志0 0表示只能順序存取，表示只能順序存取，1 1表示隨機(jī)表示隨機(jī)存取存取最大長度最大

10、長度文件允許最大字節(jié)數(shù)文件允許最大字節(jié)數(shù)106.1.4文件存取方法文件存取方法v（1）順序存取法）順序存取法v（2）隨機(jī)存取法）隨機(jī)存取法v（3）其他存取法）其他存取法11存取方法存取方法 v（1）順序存取法）順序存取法 是指用戶按照文件的邏輯地址順序存是指用戶按照文件的邏輯地址順序存取。取。對(duì)記錄式文件意味著按記錄的編對(duì)記錄式文件意味著按記錄的編號(hào)從小到大進(jìn)行存取，對(duì)流式文件則號(hào)從小到大進(jìn)行存取，對(duì)流式文件則意味著對(duì)文件從頭至尾進(jìn)行存取。順意味著對(duì)文件從頭至尾進(jìn)行存取。順序訪問的特點(diǎn)是訪問速度快，不需要序訪問的特點(diǎn)是訪問速度快，不需要計(jì)算訪問信息的位置，適合于數(shù)據(jù)的計(jì)算訪問信息的位置，適合于

11、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和匯總等。統(tǒng)計(jì)和匯總等。6.1.4 6.1.4 文件存取方法文件存取方法1 1順序存取方法順序存取方法對(duì)定長記錄文件，有對(duì)定長記錄文件，有 rpi+1= rpi + lv對(duì)變長記錄文件對(duì)變長記錄文件 rprpi i+1= rp+1= rpi i + + l li i l li i是第是第i i個(gè)記錄的長度。個(gè)記錄的長度。14存取方法存取方法 v（2）隨機(jī)存取法）隨機(jī)存取法隨機(jī)存取法是指用戶隨機(jī)地訪問文件隨機(jī)存取法是指用戶隨機(jī)地訪問文件中的某段信息。中的某段信息。要支持用戶以隨機(jī)訪要支持用戶以隨機(jī)訪問方式訪問文件，文件必須存放在可問方式訪問文件，文件必須存放在可以支持快速定位的隨機(jī)存儲(chǔ)

12、設(shè)備中。以支持快速定位的隨機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備中。2 2隨機(jī)存取方法隨機(jī)存取方法v隨機(jī)存取文件方式允許以任意順序讀取文件中的隨機(jī)存取文件方式允許以任意順序讀取文件中的字節(jié)或記錄。字節(jié)或記錄。3 3其他存取方法其他存取方法v通常采用索引表組織方式通常采用索引表組織方式 對(duì)于大型文件，建立二級(jí)索引，即主索引文件包含對(duì)于大型文件，建立二級(jí)索引，即主索引文件包含的項(xiàng)是指向次索引文件的項(xiàng)是指向次索引文件的指針，次索引文件包含的指針，次索引文件包含的項(xiàng)才是指向?qū)嶋H數(shù)據(jù)項(xiàng)的指針。的項(xiàng)才是指向?qū)嶋H數(shù)據(jù)項(xiàng)的指針。17文件結(jié)構(gòu)文件結(jié)構(gòu)v文件的邏輯結(jié)構(gòu)從形式上分為三類：文件的邏輯結(jié)構(gòu)從形式上分為三類：無結(jié)構(gòu)文件：無結(jié)構(gòu)文件：

13、有結(jié)構(gòu)文件：有結(jié)構(gòu)文件：樹形文件：樹形文件：18文件結(jié)構(gòu)文件結(jié)構(gòu)v無結(jié)構(gòu)的流式文件：是指無結(jié)構(gòu)的流式文件：是指由字符流構(gòu)成的文件。流由字符流構(gòu)成的文件。流式文件內(nèi)的數(shù)據(jù)只是一串式文件內(nèi)的數(shù)據(jù)只是一串字節(jié)。對(duì)流式文件的存取字節(jié)。對(duì)流式文件的存取需要指定起始字節(jié)和字節(jié)需要指定起始字節(jié)和字節(jié)數(shù)。一般那些對(duì)基本信息數(shù)。一般那些對(duì)基本信息單位操作不多的文件較適單位操作不多的文件較適用于采用字符流的無結(jié)構(gòu)用于采用字符流的無結(jié)構(gòu)方式。方式。19文件結(jié)構(gòu)文件結(jié)構(gòu)v有結(jié)構(gòu)的記錄式文件：有結(jié)構(gòu)的記錄式文件： 記錄是一組相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合，記錄是一組相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合，用于描述數(shù)據(jù)對(duì)象某方面的屬性。用于描述數(shù)據(jù)對(duì)象某方

14、面的屬性。 它是文件中數(shù)據(jù)處理的基本單位，它是文件中數(shù)據(jù)處理的基本單位，是組成文件的基本元素。是組成文件的基本元素。v樹形文件樹形文件 這種結(jié)構(gòu)的文件由一棵記錄樹構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)的文件由一棵記錄樹構(gòu)成，各個(gè)記錄的長度可以不同。各個(gè)記錄的長度可以不同。文件結(jié)構(gòu)文件結(jié)構(gòu)6.2 6.2 文件系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)6.2.1 6.2.1 文件系統(tǒng)的功能文件系統(tǒng)的功能v文件管理系統(tǒng)文件管理系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱文件系統(tǒng)。，簡(jiǎn)稱文件系統(tǒng)。v操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)操縱和管理文件的一整套設(shè)操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)操縱和管理文件的一整套設(shè)施，它實(shí)現(xiàn)文件的共享和保護(hù)，方便用戶施，它實(shí)現(xiàn)文件的共享和保護(hù)，方便用戶“按名存取按名存取”

15、。 v透明存取是指不必了解文件存放的物理結(jié)構(gòu)透明存取是指不必了解文件存放的物理結(jié)構(gòu)和查找方法等與存取介質(zhì)有關(guān)的部分，只需和查找方法等與存取介質(zhì)有關(guān)的部分，只需給定一個(gè)代表某段程序或數(shù)據(jù)的文件名，文給定一個(gè)代表某段程序或數(shù)據(jù)的文件名，文件系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)地完成對(duì)與給定文件名相對(duì)件系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)地完成對(duì)與給定文件名相對(duì)應(yīng)文件的有關(guān)操作。應(yīng)文件的有關(guān)操作。6.2 6.2 文件系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)v一般來說，文件系統(tǒng)應(yīng)具備以下一般來說，文件系統(tǒng)應(yīng)具備以下5 5種功能：種功能： 文件管理。文件管理。 目錄管理。目錄管理。 文件存儲(chǔ)空間管理。文件存儲(chǔ)空間管理。 文件的共享和保護(hù)。文件的共享和保護(hù)

16、。 提供方便的接口。提供方便的接口。 看待文件系統(tǒng)有不同的觀點(diǎn)，主要是用戶看待文件系統(tǒng)有不同的觀點(diǎn)，主要是用戶觀點(diǎn)（即外部使用觀點(diǎn)）和系統(tǒng)觀點(diǎn)（即內(nèi)觀點(diǎn)（即外部使用觀點(diǎn)）和系統(tǒng)觀點(diǎn)（即內(nèi)部設(shè)計(jì)觀點(diǎn)）。部設(shè)計(jì)觀點(diǎn)）。 6.2.2 6.2.2 文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)6.3.1 6.3.1 文件控制塊和文件目錄文件控制塊和文件目錄1 1文件控制塊文件控制塊v在文件系統(tǒng)內(nèi)部，給每個(gè)文件在文件系統(tǒng)內(nèi)部，給每個(gè)文件惟一惟一地設(shè)置一地設(shè)置一個(gè)個(gè)文件控制塊文件控制塊。v通常由下列信息項(xiàng)組成：通常由下列信息項(xiàng)組成： 文件名文件名 文件類型文件類型 位置位置 大小大小 保護(hù)信息保護(hù)信息 使用計(jì)數(shù)使用計(jì)數(shù) 時(shí)

17、間時(shí)間6.3 6.3 目錄結(jié)構(gòu)和目錄查詢目錄結(jié)構(gòu)和目錄查詢2 2文件目錄文件目錄v為了加快對(duì)文件的檢索，往往將文件控制塊集中為了加快對(duì)文件的檢索，往往將文件控制塊集中在一起進(jìn)行管理。這種文件控制塊的有序集合稱在一起進(jìn)行管理。這種文件控制塊的有序集合稱為為文件目錄文件目錄。文件控制塊就是其中的。文件控制塊就是其中的目錄項(xiàng)目錄項(xiàng)。完。完全由目錄項(xiàng)構(gòu)成的文件稱為全由目錄項(xiàng)構(gòu)成的文件稱為目錄文件目錄文件。MS-DOSMS-DOS目錄項(xiàng)示意圖目錄項(xiàng)示意圖 UNIXUNIX目錄項(xiàng)示意圖目錄項(xiàng)示意圖6.3 6.3 目錄結(jié)構(gòu)和目錄查詢目錄結(jié)構(gòu)和目錄查詢26文件目錄文件目錄 v單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)v二級(jí)目錄

18、結(jié)構(gòu)二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)v多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)6.3.2 6.3.2 單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)v在這種組織方式下，全部文件都登記在同一目錄在這種組織方式下，全部文件都登記在同一目錄中。中。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)按名存取。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)按名存取。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：查找速度慢查找速度慢不允許重名不允許重名不便于共享不便于共享6.3.3 6.3.3 二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：不同用戶可有相同的文件名；優(yōu)點(diǎn)：不同用戶可有相同的文件名；提高了檢索目錄的速度；提高了檢索目錄的速度；缺點(diǎn)缺點(diǎn):這種結(jié)構(gòu)仍不利于文件共享。這種結(jié)構(gòu)仍不利于文件共享。6.3.4 6.3.4 樹形目錄結(jié)構(gòu)樹形目錄結(jié)構(gòu)1 1樹形目錄樹形目

19、錄 從根目錄開始，一從根目錄開始，一層一層地?cái)U(kuò)展下去層一層地?cái)U(kuò)展下去，形成一個(gè)樹形層，形成一個(gè)樹形層次結(jié)構(gòu)，每個(gè)目錄次結(jié)構(gòu)，每個(gè)目錄的直接上一級(jí)目錄的直接上一級(jí)目錄稱做該目錄的稱做該目錄的父目父目錄錄，而它的直接下，而它的直接下一級(jí)目錄稱做一級(jí)目錄稱做子目子目錄。錄。30v路徑名有兩種表示形式：路徑名有兩種表示形式：絕對(duì)路徑名絕對(duì)路徑名相對(duì)路徑名相對(duì)路徑名 多級(jí)目錄多級(jí)目錄 31v（1） 絕對(duì)路徑名。絕對(duì)路徑名。 又稱全路徑名，又稱全路徑名， 是指從根目錄開始到是指從根目錄開始到達(dá)所要查找文件的路徑名。例如，在達(dá)所要查找文件的路徑名。例如，在LINUX系統(tǒng)中，以系統(tǒng)中，以“/”表示根目錄。表示

20、根目錄。從根開始到所需文件所經(jīng)歷的各個(gè)目從根開始到所需文件所經(jīng)歷的各個(gè)目錄或文件稱為錄或文件稱為“節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)”。各節(jié)點(diǎn)之間。各節(jié)點(diǎn)之間以以“/”分開。分開。 多級(jí)目錄多級(jí)目錄 32rootmlusrfl.c f2.cprogdevbinttylpmailfp圖圖樹形目錄結(jié)構(gòu)樹形目錄結(jié)構(gòu)例：例：圖中文件圖中文件f1.c的絕對(duì)路徑名為的絕對(duì)路徑名為/root/usr/ml/prog/f1.c33v（2） 相對(duì)路徑名。相對(duì)路徑名。 在一個(gè)多層次的樹形文件目錄結(jié)構(gòu)中，在一個(gè)多層次的樹形文件目錄結(jié)構(gòu)中，如果每次都從根節(jié)點(diǎn)開始檢索，往往很如果每次都從根節(jié)點(diǎn)開始檢索，往往很不方便，多級(jí)檢索要耗費(fèi)很多時(shí)間。一不

21、方便，多級(jí)檢索要耗費(fèi)很多時(shí)間。一種捷徑是為每個(gè)用戶設(shè)置一個(gè)當(dāng)前目錄種捷徑是為每個(gè)用戶設(shè)置一個(gè)當(dāng)前目錄（又稱工作目錄），訪問某個(gè)文件時(shí)，（又稱工作目錄），訪問某個(gè)文件時(shí)，就從當(dāng)前目錄開始向下順次檢索。由于就從當(dāng)前目錄開始向下順次檢索。由于當(dāng)前目錄一般是在根目錄之下的、靠近當(dāng)前目錄一般是在根目錄之下的、靠近多次使用文件的一個(gè)目錄，因此檢索路多次使用文件的一個(gè)目錄，因此檢索路徑縮短了，處理速度也提高了。徑縮短了，處理速度也提高了。 多級(jí)目錄多級(jí)目錄 34rootmlusrfl.c f2.cprogdevbinttylpmailfp圖圖樹形目錄結(jié)構(gòu)樹形目錄結(jié)構(gòu)例如，例如，圖中一用戶的當(dāng)前目錄為圖中一用

22、戶的當(dāng)前目錄為“usr”,則文件則文件f1.c的相對(duì)路徑名為的相對(duì)路徑名為ml/prog/f1.c6.3.5 6.3.5 非循環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)非循環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)v它允許一個(gè)文件或目錄它允許一個(gè)文件或目錄在多個(gè)父目錄中占有項(xiàng)在多個(gè)父目錄中占有項(xiàng)目，但并不構(gòu)成環(huán)路。目，但并不構(gòu)成環(huán)路。v這種結(jié)構(gòu)方式叫做這種結(jié)構(gòu)方式叫做鏈接鏈接（LinkLink）。）。v文件共享通過兩種鏈接文件共享通過兩種鏈接方式實(shí)現(xiàn)：允許目錄方式實(shí)現(xiàn)：允許目錄項(xiàng)鏈接到任一表示文件項(xiàng)鏈接到任一表示文件目錄的節(jié)點(diǎn)上；只允目錄的節(jié)點(diǎn)上；只允許鏈接到表示普通文件許鏈接到表示普通文件的葉節(jié)點(diǎn)上。的葉節(jié)點(diǎn)上。 36目錄查詢方法目錄查詢方法 搜索算

23、法：搜索算法： 線性搜索法：它從第一個(gè)鍵或記錄開始，線性搜索法：它從第一個(gè)鍵或記錄開始，依次和所要搜索的鍵或記錄相比較，直依次和所要搜索的鍵或記錄相比較，直到找到所需要的記錄為止。其效率較低。到找到所需要的記錄為止。其效率較低。 散列法：定義一個(gè)散列函數(shù)散列法：定義一個(gè)散列函數(shù)h(k)，使得，使得對(duì)于給定的鍵對(duì)于給定的鍵k，散列函數(shù)，散列函數(shù)h(k)將其變將其變換為換為k所對(duì)應(yīng)的邏輯地址。所對(duì)應(yīng)的邏輯地址。v6.4.1 6.4.1 文件操作文件操作v6.4.2 6.4.2 目錄操作目錄操作6.4 6.4 文件和目錄操作文件和目錄操作1 1創(chuàng)建文件創(chuàng)建文件createcreate2 2刪除文件刪

24、除文件deletedelete3 3打開文件打開文件openopen4 4關(guān)閉文件關(guān)閉文件closeclose5 5讀文件讀文件readread6 6寫文件寫文件writewrite7 7附加文件附加文件appendappend8 8讀寫定位讀寫定位seekseek9 9 取文件屬性取文件屬性get_attributesget_attributes1010置文件屬性置文件屬性set_attributesset_attributes1111重新命名文件重新命名文件renamerename6.4 6.4 文件和目錄操作文件和目錄操作6.4.2 6.4.2 目錄操作目錄操作 1 1創(chuàng)建目錄創(chuàng)建目錄c

25、reatecreate 2 2刪除目錄刪除目錄deletedelete 3 3打開目錄打開目錄opendiropendir 4 4關(guān)閉目錄關(guān)閉目錄closedirclosedir 5 5讀目錄讀目錄readdirreaddir 6 6重新命名目錄重新命名目錄renamerename 7 7鏈接文件鏈接文件linklink 8 8解除鏈接解除鏈接unlinkunlink6.5 6.5 文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)6.5.1 6.5.1 文件系統(tǒng)的格式文件系統(tǒng)的格式 1 1文件系統(tǒng)的不同含義文件系統(tǒng)的不同含義 功能定義：功能定義：在操作系統(tǒng)內(nèi)部（通常在內(nèi)核中）用來在操作系統(tǒng)內(nèi)部（通常在內(nèi)核中）用來

26、對(duì)文件進(jìn)行控制和管理的一套機(jī)制及其實(shí)現(xiàn)。對(duì)文件進(jìn)行控制和管理的一套機(jī)制及其實(shí)現(xiàn)。 具體實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用具體實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用：文件系統(tǒng)指存儲(chǔ)介質(zhì)按照一種特：文件系統(tǒng)指存儲(chǔ)介質(zhì)按照一種特定的文件格式加以構(gòu)造。定的文件格式加以構(gòu)造。 2 2文件系統(tǒng)的格式文件系統(tǒng)的格式 硬盤分區(qū)硬盤分區(qū) 一般文件系統(tǒng)格式一般文件系統(tǒng)格式 42文件的物理結(jié)構(gòu)文件的物理結(jié)構(gòu) v 在文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)設(shè)備通常在文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)設(shè)備通常劃分為劃分為大小相等的物理塊，大小相等的物理塊，也稱為物也稱為物理記錄。與此相對(duì)應(yīng)，為了有效地利理記錄。與此相對(duì)應(yīng)，為了有效地利用存儲(chǔ)設(shè)備和便于系統(tǒng)管理，用存儲(chǔ)設(shè)備和便于系統(tǒng)管理，一般把一般把文

27、件信息也劃分為與物理存儲(chǔ)設(shè)備的文件信息也劃分為與物理存儲(chǔ)設(shè)備的物理塊大小相等的邏輯塊。物理塊大小相等的邏輯塊。從而，以從而，以塊作為文件分配及傳輸信息的基本單塊作為文件分配及傳輸信息的基本單位。物理記錄的大小與物理設(shè)備有關(guān)，位。物理記錄的大小與物理設(shè)備有關(guān)，與邏輯記錄的大小無關(guān)。與邏輯記錄的大小無關(guān)。 43文件的物理結(jié)構(gòu)文件的物理結(jié)構(gòu) 1文件物理結(jié)構(gòu)的概念文件物理結(jié)構(gòu)的概念v文件的物理結(jié)構(gòu)，又稱為文件的存儲(chǔ)文件的物理結(jié)構(gòu)，又稱為文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，它是指文件在外存上存儲(chǔ)時(shí)的結(jié)構(gòu)，它是指文件在外存上存儲(chǔ)時(shí)的組織結(jié)構(gòu)。組織結(jié)構(gòu)。v文件的物理結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)介質(zhì)的物理特文件的物理結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)介質(zhì)的物理特性及用戶

28、對(duì)文件的訪問方式有關(guān)。性及用戶對(duì)文件的訪問方式有關(guān)。44文件物理結(jié)構(gòu)的形式文件物理結(jié)構(gòu)的形式 v三種文件物理結(jié)構(gòu)組織形式：三種文件物理結(jié)構(gòu)組織形式：連續(xù)結(jié)構(gòu)：連續(xù)結(jié)構(gòu)將一個(gè)在邏輯連續(xù)結(jié)構(gòu)：連續(xù)結(jié)構(gòu)將一個(gè)在邏輯上連續(xù)的文件信息依次存放在外存上連續(xù)的文件信息依次存放在外存連續(xù)的物理塊中連續(xù)的物理塊中。圖圖 連續(xù)文件結(jié)構(gòu)連續(xù)文件結(jié)構(gòu)4546文件物理結(jié)構(gòu)的形式文件物理結(jié)構(gòu)的形式 v連續(xù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)連續(xù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn): 簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單支持順序存取和隨機(jī)存取支持順序存取和隨機(jī)存取順序存取速度快順序存取速度快所需的磁盤尋道次數(shù)和尋道時(shí)間最少所需的磁盤尋道次數(shù)和尋道時(shí)間最少47文件物理結(jié)構(gòu)的形式文件物理結(jié)構(gòu)的形式 v連續(xù)

29、文件也存在以下缺點(diǎn)：連續(xù)文件也存在以下缺點(diǎn)：文件不能動(dòng)態(tài)增長文件不能動(dòng)態(tài)增長 預(yù)留空間預(yù)留空間:浪費(fèi)浪費(fèi) 重新分配和移動(dòng)重新分配和移動(dòng)不利于文件插入和刪除不利于文件插入和刪除外部碎片問題外部碎片問題48文件物理結(jié)構(gòu)的形式文件物理結(jié)構(gòu)的形式 v串聯(lián)結(jié)構(gòu)：串聯(lián)結(jié)構(gòu)將文件存放在外存串聯(lián)結(jié)構(gòu)：串聯(lián)結(jié)構(gòu)將文件存放在外存的若干個(gè)物理塊中，這些物理塊不必連的若干個(gè)物理塊中，這些物理塊不必連續(xù)，并且在每一個(gè)物理塊中設(shè)一個(gè)指針，續(xù)，并且在每一個(gè)物理塊中設(shè)一個(gè)指針，指向下一個(gè)物理塊的位置，從而使得存指向下一個(gè)物理塊的位置，從而使得存放同一個(gè)文件的物理塊鏈接起來。放同一個(gè)文件的物理塊鏈接起來。 圖圖 串聯(lián)文件的物理

30、結(jié)構(gòu)串聯(lián)文件的物理結(jié)構(gòu)50文件物理結(jié)構(gòu)的形式文件物理結(jié)構(gòu)的形式 串聯(lián)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：串聯(lián)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：（1）支持離散分配，因而消除了碎片，）支持離散分配，因而消除了碎片，存儲(chǔ)空間的利用率提高了；存儲(chǔ)空間的利用率提高了；（2）能實(shí)現(xiàn)按需分配且無需事先知道）能實(shí)現(xiàn)按需分配且無需事先知道文件長度，支持文件的動(dòng)態(tài)增長，并文件長度，支持文件的動(dòng)態(tài)增長，并方便了文件增、刪、改。方便了文件增、刪、改。51串聯(lián)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：串聯(lián)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：v存取速度慢，不適于隨機(jī)存取存取速度慢，不適于隨機(jī)存取v可靠性問題，如指針出錯(cuò)可靠性問題，如指針出錯(cuò)v更多的尋道次數(shù)和尋道時(shí)間更多的尋道次數(shù)和尋道時(shí)間v鏈接指針占用一定的空間鏈接指

31、針占用一定的空間文件物理結(jié)構(gòu)的形式文件物理結(jié)構(gòu)的形式 52文件物理結(jié)構(gòu)的形式文件物理結(jié)構(gòu)的形式 v索引結(jié)構(gòu)：一個(gè)文件的信息存放在索引結(jié)構(gòu)：一個(gè)文件的信息存放在若干不連續(xù)物理塊中，系統(tǒng)為每個(gè)若干不連續(xù)物理塊中，系統(tǒng)為每個(gè)文件建立一個(gè)專用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)文件建立一個(gè)專用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-索引索引表，表，索引表中的每個(gè)表目存放文件索引表中的每個(gè)表目存放文件信息的邏輯塊號(hào)和與之對(duì)應(yīng)的物理信息的邏輯塊號(hào)和與之對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)。塊號(hào)。一個(gè)索引表就是磁盤塊地址一個(gè)索引表就是磁盤塊地址數(shù)組數(shù)組,其中第其中第i個(gè)條目指向文件的第個(gè)條目指向文件的第i塊塊.53文件物理結(jié)構(gòu)的形式文件物理結(jié)構(gòu)的形式 索引文件示意圖索引文件示意圖540

32、12345678910111213141516171819202122232425262728293031文件名文件名 索引表地址索引表地址文件目錄文件目錄Jeep 19 917 11025 -1194 4多重索引文件分配多重索引文件分配UNIX的多重索引文件結(jié)構(gòu)示意圖 這種方法具有一般索這種方法具有一般索引文件的優(yōu)點(diǎn)，但也引文件的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著間接索引需要存在著間接索引需要多次訪盤而影響速度多次訪盤而影響速度的缺點(diǎn)。的缺點(diǎn)。直接塊和間接塊直接塊和間接塊56v索引結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：索引結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：保持了鏈接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)保持了鏈接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),又解決了其又解決了其缺點(diǎn)，即能順序存取缺點(diǎn)，即能順序存取,又

33、能隨機(jī)存取又能隨機(jī)存取滿足了文件動(dòng)態(tài)增長、插入刪除的滿足了文件動(dòng)態(tài)增長、插入刪除的要求要求能充分利用外存空間能充分利用外存空間文件物理結(jié)構(gòu)的形式文件物理結(jié)構(gòu)的形式 57索引結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：索引結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：v較多的尋道次數(shù)和尋道時(shí)間較多的尋道次數(shù)和尋道時(shí)間v索引表本身帶來了系統(tǒng)開銷索引表本身帶來了系統(tǒng)開銷 如：內(nèi)外存空間，存取時(shí)間如：內(nèi)外存空間，存取時(shí)間2文件物理結(jié)構(gòu)的形式文件物理結(jié)構(gòu)的形式 練習(xí)練習(xí)v教材教材P217 145859文件存儲(chǔ)空間管理文件存儲(chǔ)空間管理 v存儲(chǔ)空間管理是文件系統(tǒng)的重要任務(wù)之存儲(chǔ)空間管理是文件系統(tǒng)的重要任務(wù)之一。一。v只有有效地進(jìn)行存儲(chǔ)空間管理，才能保只有有效地進(jìn)行存儲(chǔ)空間

34、管理，才能保證多個(gè)用戶共享文件存儲(chǔ)設(shè)備和得以實(shí)證多個(gè)用戶共享文件存儲(chǔ)設(shè)備和得以實(shí)現(xiàn)文件的按名存取。現(xiàn)文件的按名存取。v由于文件存儲(chǔ)設(shè)備是分成若干個(gè)大小相由于文件存儲(chǔ)設(shè)備是分成若干個(gè)大小相等的物理塊，并以塊為單位來交換信息等的物理塊，并以塊為單位來交換信息的，因此，的，因此，文件存儲(chǔ)空間的管理實(shí)質(zhì)上文件存儲(chǔ)空間的管理實(shí)質(zhì)上是一個(gè)空閑塊的組織和管理問題是一個(gè)空閑塊的組織和管理問題。60空閑存儲(chǔ)空間的管理空閑存儲(chǔ)空間的管理v有下述有下述4種空閑塊管理方法：種空閑塊管理方法：1空閑文件目錄空閑文件目錄2空閑塊鏈空閑塊鏈3位示圖位示圖4空閑塊成組鏈接法空閑塊成組鏈接法611空閑空間表法空閑空間表法v是把

35、文件存儲(chǔ)設(shè)備中的空閑塊的塊號(hào)統(tǒng)是把文件存儲(chǔ)設(shè)備中的空閑塊的塊號(hào)統(tǒng)一放在一個(gè)稱為空閑文件目錄的物理塊一放在一個(gè)稱為空閑文件目錄的物理塊中。其中空閑文件目錄的每個(gè)表項(xiàng)對(duì)應(yīng)中。其中空閑文件目錄的每個(gè)表項(xiàng)對(duì)應(yīng)一個(gè)由多個(gè)空閑塊構(gòu)成的空閑區(qū)。一個(gè)由多個(gè)空閑塊構(gòu)成的空閑區(qū)。v適用于連續(xù)文件結(jié)構(gòu)的文件存儲(chǔ)區(qū)的分適用于連續(xù)文件結(jié)構(gòu)的文件存儲(chǔ)區(qū)的分配與回收。配與回收。62圖 空閑空間表 632空閑塊鏈空閑塊鏈v空閑塊鏈把文件存儲(chǔ)設(shè)備上的所有空閑塊鏈空閑塊鏈把文件存儲(chǔ)設(shè)備上的所有空閑塊鏈接在一起，當(dāng)請(qǐng)求分配空閑塊時(shí)，系統(tǒng)依次接在一起，當(dāng)請(qǐng)求分配空閑塊時(shí)，系統(tǒng)依次從鏈頭開始取下所需的空閑塊，并調(diào)整空閑從鏈頭開始取下所

36、需的空閑塊，并調(diào)整空閑塊鏈的頭指針。反之，當(dāng)收回空閑塊時(shí)，將塊鏈的頭指針。反之，當(dāng)收回空閑塊時(shí)，將收回的空閑塊依次鏈入空閑塊鏈尾上。收回的空閑塊依次鏈入空閑塊鏈尾上。NULLHead空閑塊鏈643058162 2空閑塊鏈接法空閑塊鏈接法65成組空閑塊鏈成組空閑塊鏈圖圖8.148.14成組鏈法的組織成組鏈法的組織663位示圖位示圖v采用位示圖的具體做法是：為所要管理的磁采用位示圖的具體做法是：為所要管理的磁盤設(shè)置一張位示圖。位示圖的大小有磁盤的盤設(shè)置一張位示圖。位示圖的大小有磁盤的總塊數(shù)決定，每一個(gè)盤塊與位示圖的一個(gè)二總塊數(shù)決定，每一個(gè)盤塊與位示圖的一個(gè)二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)。如果盤塊是空閑的，對(duì)應(yīng)位為進(jìn)制位對(duì)應(yīng)。如果盤塊是空閑的，對(duì)應(yīng)位為“0”；如果盤塊已分配出去，對(duì)應(yīng)位為；如果盤塊已分配出去，對(duì)應(yīng)位為“1”。1 1110110000100011 111011000010001000100001111111110011010101100001 1110110000100011 1110110000100010001000011111111100110101011000000010000111111114 4空閑塊成組鏈接法空閑塊成組鏈接法（1 1）空閑塊成