北方工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 第14講--文件系統(tǒng)

1、1第六章第六章 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)6.1 文件系統(tǒng)的概念文件系統(tǒng)的概念6.2 文件的邏輯結(jié)構(gòu)與存取方法文件的邏輯結(jié)構(gòu)與存取方法6.3 文件的物理結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)設(shè)備文件的物理結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)設(shè)備6.4 文件存儲(chǔ)空間管理文件存儲(chǔ)空間管理6.5 文件目錄管理文件目錄管理6.6 文件存取控制文件存取控制6.7 文件的使用文件的使用26.5 文件目錄管理6.5.1 文件的組成文件的組成6.5.2 文件目錄文件目錄6.5.3 便于共享的文件目錄便于共享的文件目錄6.5.4 目錄管理目錄管理36.5.1 文件的組成文件的組成文件體文件本身信息，可能是記錄式文件或字符流式文件文件說明也稱文件控制塊(FCB)文件控制塊(F

2、CB)包含文件名、與文件名相對(duì)應(yīng)的文件內(nèi)部標(biāo)識(shí)、文件在存儲(chǔ)設(shè)備上第一個(gè)物理塊的地址等信息另外還可能包含關(guān)于文件邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、存取控制和管理等信息。46.5.2 文件目錄文件目錄把所有的FCB組織在一起，就構(gòu)成了文件目錄，即文件控制塊的有序集合目錄項(xiàng)構(gòu)成文件目錄的項(xiàng)目（目錄項(xiàng)就是FCB） 目錄文件為了實(shí)現(xiàn)對(duì)文件目錄的管理，通常將文件目錄以文件的形式保存在外存，這個(gè)文件就叫目錄文件5目錄管理文件目錄管理是對(duì)文件說明信息的管理主要任務(wù)存儲(chǔ)空間的有效利用快速搜索文件命名沖突文件共享6文件目錄結(jié)構(gòu)（1）單級(jí)目錄為所有文件建立一個(gè)目錄文件（組成一線性表）優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)：限制了用戶對(duì)文件的命名

3、文件平均檢索時(shí)間長(zhǎng)限制了對(duì)文件的共享7文件目錄結(jié)構(gòu)（2）二級(jí)目錄為改變一級(jí)目錄中文件命名沖突，并提高對(duì)目錄文件檢索速度而提出目錄分為兩級(jí)第一級(jí)為主文件目錄，給出用戶名、用戶文件目錄所在的物理位置；第二級(jí)為用戶文件目錄，給出該用戶所有文件的FCB。8用戶名用戶名 目錄大小目錄大小 目錄始址目錄始址 Wang Li 主目錄MFD文件名文件名 文件屬性文件屬性 文件始址文件始址A.CEditor Wang的UFD文件名文件名 文件屬性文件屬性 文件始址文件始址A.CEditor Li的UFD9文件目錄結(jié)構(gòu)（2）二級(jí)目錄優(yōu)點(diǎn)解決了文件的重名問題和文件共享問題查找時(shí)間降低二級(jí)目錄缺點(diǎn)增加了系統(tǒng)開銷10文

4、件目錄結(jié)構(gòu)（3）多級(jí)目錄把二級(jí)目錄的層次關(guān)系加以推廣，形成了多級(jí)目錄每一級(jí)都存放的是下一級(jí)目錄或文件的說明信息最高層為根目錄11多級(jí)目錄目錄文件數(shù)據(jù)文件12文件目錄結(jié)構(gòu)（3）多級(jí)目錄優(yōu)點(diǎn)層次結(jié)構(gòu)清晰，便于管理和保護(hù)解決了重名問題查找速度快多級(jí)目錄缺點(diǎn)查找一個(gè)文件按路徑名逐層檢查，由于每個(gè)文件都放在外存，多次訪盤影響速度136.5.3 便于共享的文件目錄文件共享對(duì)于公用文件，如果每個(gè)用戶都在文件系統(tǒng)內(nèi)保留一個(gè)文件副本，浪費(fèi)存儲(chǔ)空間建議只保留一個(gè)文件副本，每個(gè)共享用戶以自己的文件名取訪問文件共享的方法繞道法鏈接法基本文件目錄表（BFD）14繞道法特點(diǎn)每個(gè)用戶處在當(dāng)前目錄下工作用戶對(duì)所有文件的訪問都

5、是相對(duì)于當(dāng)前目錄需要指定共享文件的邏輯位置方法用戶從當(dāng)前目錄出發(fā)，向上返回到與共享文件所在路徑的交叉點(diǎn)，再順序向下訪問到共享文件優(yōu)缺點(diǎn)需要繞彎路訪問多級(jí)目錄，搜索效率不高需要指定共享文件的邏輯位置15鏈接法特點(diǎn)在相應(yīng)目錄之間進(jìn)行鏈接方法將一個(gè)目錄中的鏈指針直接指向共享文件所在目錄優(yōu)缺點(diǎn)仍需要指定共享文件和被鏈接的目錄16基本文件目錄表（BFD）將文件目錄內(nèi)容分為兩部分基本文件目錄表符號(hào)文件目錄表基本文件目錄表（BFD）標(biāo)識(shí)符物理塊號(hào)符號(hào)文件目錄表（SFD）符號(hào)名（文件名或用戶名）標(biāo)識(shí)符 P215例圖 176.5.4 目錄管理耗費(fèi)時(shí)間的方法由文件說明信息和目錄管理說明信息組成目錄文件存取一個(gè)文件

6、需要訪問多級(jí)目錄訪問每級(jí)目錄都需要到文件存儲(chǔ)設(shè)備上搜索耗費(fèi)空間的方法把所有的目錄文件讀入內(nèi)存在內(nèi)存完成各級(jí)目錄的搜索折中的方法把當(dāng)前正在使用的那些文件的目錄表目復(fù)制到內(nèi)存18打開文件打開文件把存儲(chǔ)設(shè)備上有關(guān)的目錄文件復(fù)制到內(nèi)存關(guān)閉文件當(dāng)用戶不再訪問時(shí)刪除有關(guān)目錄文件的內(nèi)存副本按BDF和SDF方式排列的多級(jí)文件目錄下打開文件的方式（1）把主目錄MFD中與待打開文件相聯(lián)系的有關(guān)表目復(fù)制到內(nèi)存（例如用戶名和標(biāo)識(shí)符）（2）復(fù)制該標(biāo)識(shí)符所指明的基本文件目錄表BDF的有關(guān)表目（標(biāo)識(shí)符和物理塊號(hào)）（3）根據(jù)(2)所得物理塊號(hào)讀說明信息，如果包含待打開文件名，則進(jìn)入(3)；否則重復(fù)(2)（4）根據(jù)(3)所得文

7、件名和標(biāo)識(shí)符，把相應(yīng)BDF表目復(fù)制到內(nèi)存。于是待打開文件的說明信息就已復(fù)制到了內(nèi)存。19活動(dòng)文件經(jīng)過上頁四個(gè)步驟的文件為打開的文件，或者活動(dòng)文件?；顒?dòng)名字表內(nèi)存中存放活動(dòng)文件的SFD表目的表每個(gè)用戶一張活動(dòng)名字表活動(dòng)文件表內(nèi)存中存放活動(dòng)文件的BFD表目的表整個(gè)系統(tǒng)一張活動(dòng)文件表206.6 文件存取控制文件的共享不同的用戶共同使用一個(gè)文件文件的保護(hù)文件本身需要防止所有者或其他用戶破壞文件內(nèi)容文件的保密未經(jīng)所有者許可，任何用戶不得訪問文件216.6 文件存取控制的任務(wù)對(duì)于擁有讀、寫、執(zhí)行權(quán)限的用戶，應(yīng)讓其對(duì)文件進(jìn)行相應(yīng)操作對(duì)于沒有讀、寫、執(zhí)行權(quán)限的用戶，應(yīng)禁止其對(duì)文件進(jìn)行相應(yīng)操作應(yīng)防止一個(gè)用戶冒充

8、他人存取文件應(yīng)防止擁有權(quán)限的用戶誤用文件22存取控制矩陣以一個(gè)二維矩陣來進(jìn)行存取控制矩陣的一維是所有的用戶，矩陣的另一維是所有的文件矩陣的元素是文件的存取控制權(quán)（讀R、寫W、執(zhí)行E）存取控制矩陣的方法在概念上比較簡(jiǎn)單，但是當(dāng)用戶和文件較多時(shí)，存取控制矩陣將變得非常龐大，從而時(shí)間和空間的開銷都很大。 P217 圖8.2023存取控制表存取控制表以文件為單位，把用戶按某種關(guān)系劃分為若干組，同時(shí)規(guī)定每組的存取限制。這樣，所有用戶組對(duì)文件權(quán)限的集合就形成了該文件的存取控制表。存取控制表方式占用空間較小，搜索效率也較高，但要對(duì)用戶分組，引人了額外的開銷。 P217 圖8.2124口令方式口令方式有兩種。

9、一種是當(dāng)用戶進(jìn)入系統(tǒng)，建立終端進(jìn)程時(shí)獲得系統(tǒng)使用權(quán)的口令。另一種口令方式是每個(gè)用戶在創(chuàng)建文件時(shí)，為每一個(gè)創(chuàng)建的文件設(shè)置一個(gè)口令，且將其置于文件說明中。當(dāng)任一用戶想使用該文件時(shí)，都必須首先提供口令。口令方式比較簡(jiǎn)單，占用的內(nèi)存單元以及驗(yàn)證口令所費(fèi)時(shí)間都非常少。相對(duì)來說，口令方式保密性能較差。25密碼方式密碼方式在用戶創(chuàng)建源文件并寫入存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)對(duì)文件進(jìn)行編碼加密在讀出文件時(shí)對(duì)其進(jìn)行譯碼解密。加密方式具有保密性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。但是加密解密工作要耗費(fèi)大量的處理時(shí)間。加密技術(shù)是以犧牲系統(tǒng)開銷為代價(jià)的。 266.7 文件的使用文件系統(tǒng)以系統(tǒng)調(diào)用方式或命令方式為用戶提供四類服務(wù)設(shè)置、修改文件存取權(quán)限 chmod建立、改變和刪除目錄mkdir、cd、rmdir文件共享、設(shè)置訪問路徑創(chuàng)建、打開、讀寫、關(guān)閉、刪除文件create、open、read、write、close、delete27文件系統(tǒng)的層次模型1. 用戶接口（系統(tǒng)調(diào)用）2.