第1節(jié)文件系統(tǒng)基本概念

1、1第5單元 文件系統(tǒng)第第1節(jié)節(jié) 基本概念基本概念l 文件文件l 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)l 文件控制塊文件控制塊FCBl 文件的兩種結(jié)構(gòu)文件的兩種結(jié)構(gòu)l 舉例舉例文件 文件 是指由創(chuàng)建者所定義的、具有文件名的一組相關(guān)元素的集合. 文件包括 文件控制塊FCB（文件描述符） 數(shù)據(jù) 存放FCB和數(shù)據(jù)的磁盤塊3第5單元 文件系統(tǒng)第第1節(jié)節(jié) 基本概念基本概念l 文件文件l 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)l 文件控制塊文件控制塊FCBl 文件的兩種結(jié)構(gòu)文件的兩種結(jié)構(gòu)l 舉例舉例文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理和存取文件信息的文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理和存取文件信息的軟件機(jī)構(gòu)。軟件機(jī)構(gòu)。 從系統(tǒng)角度看 輔存空間管理構(gòu)造文件

2、結(jié)構(gòu)提供文件共享功能提供存取文件的方法文件保護(hù)提供一組文件操作命令 從用戶角度看 文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“按名存取”的功能。 管理文件所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 如目錄表、文件控制塊、存儲(chǔ)分配表 管理程序 一組操作舉例test.c中的中的2-12字符字符對應(yīng)磁盤塊對應(yīng)磁盤塊789盤塊盤塊789對應(yīng)第對應(yīng)第3柱面、柱面、2磁頭、磁頭、2扇區(qū)扇區(qū)將將test.c中中的的2-12字字符刪去符刪去文件映射到磁盤塊文件映射到磁盤塊磁盤塊到磁盤塊到CHS映射映射文件系統(tǒng)是磁盤的界面seccylhead磁盤驅(qū)動(dòng)第第1層抽象層抽象第第2層抽象層抽象第第3層抽象層抽象I/O系統(tǒng)系統(tǒng)文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)按名存取！按名存??！9第5單元 文

3、件系統(tǒng)第第1節(jié)節(jié) 基本概念基本概念l 文件文件l 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)l 文件控制塊文件控制塊FCBl 文件的兩種結(jié)構(gòu)文件的兩種結(jié)構(gòu)l 舉例舉例文件控制塊FCBl文件類型l文件長度l文件的物理位置l 文件的建立時(shí)間l文件存取時(shí)間l文件連接計(jì)數(shù)記錄的方式和文件的物理結(jié)構(gòu)有關(guān)記錄的方式和文件的物理結(jié)構(gòu)有關(guān)11第5單元 文件系統(tǒng)第第1節(jié)節(jié) 基本概念基本概念l 文件文件l 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)l 文件控制塊文件控制塊FCBl 文件的兩種結(jié)構(gòu)文件的兩種結(jié)構(gòu)l 舉例舉例邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)12 邏輯結(jié)構(gòu)：程序員看到的結(jié)構(gòu) 物理結(jié)構(gòu)：磁盤上存放的結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu) 字節(jié)流或者位流文件名文件名+偏移偏移物理結(jié)構(gòu)：連續(xù)/非連續(xù)

4、012345678910111213141516171819202122232425262728293031連續(xù)存放連續(xù)存放test.c012345678910111213141516171819202122232425262728293031test.c設(shè)test.c占3個(gè)磁盤塊非連續(xù)存放非連續(xù)存放文件的物理結(jié)構(gòu)決定了文件的訪問方式1、順序訪問順序訪問：要訪問文件的第：要訪問文件的第i個(gè)磁盤塊，必須個(gè)磁盤塊，必須依次訪問文件的前依次訪問文件的前i-1個(gè)磁盤塊個(gè)磁盤塊2、隨機(jī)訪問隨機(jī)訪問：可以通過記錄號(hào)得到磁盤號(hào)：可以通過記錄號(hào)得到磁盤號(hào)test.c 3 6 r0 r1 r2 磁盤塊號(hào)磁盤塊號(hào)

5、678文件目錄文件test.cFCB 可以隨機(jī)訪問 文件的增生和擴(kuò)充不易連續(xù)文件、順序文件非連續(xù)存放17 串聯(lián)文件 索引文件串聯(lián)文件的存放方式01234567891011121314151617181920212223242526272829303110-117test.c盤塊鏈?zhǔn)椒峙浔P塊鏈?zhǔn)椒峙?能較好地利用輔存空間 易于對文件進(jìn)行增生和擴(kuò)充 必須順序訪問test.c 1 r1 17 r2 r0 10磁盤塊號(hào) 1磁盤塊號(hào) 10磁盤塊號(hào) 17文件目錄文件test.cFCB串聯(lián)文件（鏈接文件）非連續(xù)存放20 串聯(lián)文件 索引文件索引文件的存放方式盤塊索引分配盤塊索引分配01234567891011

6、1213141516171819202122232425262728293031test.c邏輯塊物理塊01110217索引表索引表需要至少一個(gè)磁盤塊放索引表！需要至少一個(gè)磁盤塊放索引表！test.c 19文件test.cFCB r0 r1文件目錄 0 1 1 10 2 17 r2磁盤塊號(hào) 1磁盤塊號(hào) 10磁盤塊號(hào) 17文件索引表（19）邏輯塊號(hào)物理塊號(hào)索引文件 索引文件在存儲(chǔ)區(qū)中占兩個(gè)區(qū)索引區(qū)：存放索引表數(shù)據(jù)區(qū)：存放數(shù)據(jù)文件 需要額外的磁盤塊用于放索引表 易于文件的增刪 隨機(jī)讀寫索引區(qū)里存放索引表的方式不同，開銷不同索引區(qū)里存放索引表的方式不同，開銷不同索引表的組織24l 直接索引l 間接索

7、引 將索引表直接放到文件的FCB中文件AFCB r0 r1文件目錄 r2 r3磁盤塊號(hào) 23磁盤塊號(hào) 89磁盤塊號(hào) 126磁盤塊號(hào) 229 23 89 126 229 直接索引直接索引主索引表主索引表索引表的組織26l 直接索引l 間接索引 一級(jí)間接索引 二級(jí)間接索引 混合索引文件A目錄項(xiàng)文件目錄 52 66 126 229 r0塊號(hào) 23 23 89 r1塊號(hào) 89 r256塊號(hào) 178 178 49 r511塊號(hào) 49 一級(jí)間接索引 磁盤塊號(hào) 52磁盤塊 主索引表中放一級(jí)索引表的地址主索引表中放一級(jí)索引表的地址文件A目錄項(xiàng)文件目錄 二級(jí)間接索引 磁盤塊 一級(jí)間接索引 主索引表中放二級(jí)索引表

8、的地址，二級(jí)索引表中放一級(jí)索引表的地址主索引表中放二級(jí)索引表的地址，二級(jí)索引表中放一級(jí)索引表的地址混合文索引結(jié)構(gòu)主索引表中存放既存放直接索引，也存放間接索引地址 一級(jí)間接索引二級(jí)間接索引三級(jí)間接索引i_addr0i_addr1i_addr2i_addr3i_addr4i_addr5i_addr6i_addr7i_addr8i_addr9i_addr12i_addr11i_addr10直接直接索引索引舉例 UNIX第七版本的文件索引結(jié)構(gòu) UNIX system 的文件索引結(jié)構(gòu) 小型文件 大型文件 巨型文件 i_addr0i_addr1i_addr2i_addr3i_addr4i_addr5i_a

9、ddr6i_addr71005710020057200文件的大?。?8個(gè)磁盤塊 UNIX第七版本的文件索引結(jié)構(gòu)i節(jié)點(diǎn)（FCB）i節(jié)點(diǎn)中存放7個(gè)一級(jí)索引表的磁盤塊地址，剩下的一個(gè)數(shù)組元素備用 i_addr0i_addr1i_addr2i_addr3i_addr4i_addr5i_addr6i_addr73879720010058373871003732220058322i節(jié)點(diǎn)（FCB）296466 i_addr0i_addr1i_addr2i_addr3i_addr4i_addr5i_addr6i_addr738713920010058 48276838976829687200 58933793

10、48287387 10037389 466108108最后一個(gè)備用的數(shù)組元素最后一個(gè)備用的數(shù)組元素存放二級(jí)索引表的地址存放二級(jí)索引表的地址舉例 UNIX第七版本的文件索引結(jié)構(gòu) UNIX system 的文件索引結(jié)構(gòu) UNIX system 的文件索引結(jié)構(gòu)13個(gè)元素的數(shù)組，其中存放10個(gè)直接索引，1個(gè)1級(jí)索引，1個(gè)2級(jí)索引，1個(gè)3級(jí)索引 一級(jí)間接索引二級(jí)間接索引三級(jí)間接索引i_addr0i_addr1i_addr2i_addr3i_addr4i_addr5i_addr6i_addr7i_addr8i_addr9i_addr12i_addr11i_addr10 文件系統(tǒng)能夠讓我們用“按名存取”的方

11、式使用磁盤 文件在用戶眼里看到的是邏輯結(jié)構(gòu)，而在磁盤上是按物理結(jié)構(gòu)來存放的，文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)將邏輯結(jié)構(gòu)映射到物理結(jié)構(gòu) 邏輯結(jié)構(gòu)是流式的，物理結(jié)構(gòu)有順序、鏈接和索引三種結(jié)構(gòu) 文件的訪問方式有順序和隨機(jī)2種，由文件的物理結(jié)構(gòu)決定訪問方式。順序和索引結(jié)構(gòu)可以隨機(jī)訪問總結(jié)總結(jié)37第5單元 文件系統(tǒng)第第1節(jié)節(jié) 基本概念基本概念l 文件系統(tǒng)的引入文件系統(tǒng)的引入l 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)l 文件文件l 舉例舉例舉例 設(shè)文件索引節(jié)點(diǎn)中有7個(gè)地址項(xiàng)，其中4個(gè)地址項(xiàng)為直接地址索引，2個(gè)地址項(xiàng)是一級(jí)間接地址索引，1個(gè)地址項(xiàng)是二級(jí)間接地址索引，每個(gè)地址項(xiàng)大小為4字節(jié)，若磁盤索引塊和磁盤數(shù)據(jù)塊大小均為256字節(jié)，則可表示的單個(gè)文件的最大長度是多少？舉例 設(shè)一文件系統(tǒng)采用索引結(jié)構(gòu)，如果有10個(gè)直接地址，一、二、三重間接索引。如果一個(gè)盤塊大小為4KB,每個(gè)盤塊號(hào)占4B，回答： 1、問若進(jìn)程要訪問某文件偏移量2MB處的數(shù)據(jù)，要經(jīng)過幾次間接尋址？為什么？ 2、假設(shè)某文件已經(jīng)打開，返回值放在fd中，執(zhí)行read(fd,10