計算機操作系統(tǒng)(6)第6章文件管理

1、第六章第六章 文件管理文件管理n重點重點n文件系統(tǒng)的基本概念、文件的邏輯結構、文件、記錄、文件系統(tǒng)的基本概念、文件的邏輯結構、文件、記錄、數(shù)據(jù)項的基本概念。數(shù)據(jù)項的基本概念。n外存分配的連續(xù)分配、鏈接分配、索引分配方式。外存分配的連續(xù)分配、鏈接分配、索引分配方式。n目錄管理、文件存儲空間管理的功能。目錄管理、文件存儲空間管理的功能。n知識點知識點n掌握：文件的邏輯組織和物理組織的概念及不同的組掌握：文件的邏輯組織和物理組織的概念及不同的組織形式，文件的目錄結構，文件和目錄的主要操作。織形式，文件的目錄結構，文件和目錄的主要操作。n理解：文件的分類，文件的存取控制，理解：文件的分類，文件的存取控

2、制，UNIX文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)的主要操作。的主要操作。n了解：文件系統(tǒng)的功能，文件存儲空間的管理，文件了解：文件系統(tǒng)的功能，文件存儲空間的管理，文件的后備和恢復，管理文件等。的后備和恢復，管理文件等。第六章文 件 管 理 6.1文件和文件系統(tǒng)文件和文件系統(tǒng)6.2文件的邏輯結構文件的邏輯結構6.3外存分配方式外存分配方式6.4空閑空閑空間空間的管理的管理6.5目錄管理目錄管理6.6文件共享與文件保護文件共享與文件保護6.7數(shù)據(jù)一致性控制數(shù)據(jù)一致性控制 第六章第六章 文件管理文件管理n在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中，用到大量的程序和數(shù)據(jù)，在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中，用到大量的程序和數(shù)據(jù)，由于內(nèi)存容量和存儲特性的限制，這

3、些內(nèi)容必須由于內(nèi)存容量和存儲特性的限制，這些內(nèi)容必須以文件的形式保存在外存。以文件的形式保存在外存。n操作系統(tǒng)必須提供操作系統(tǒng)必須提供對外存的文件管理對外存的文件管理的功能，即的功能，即構成文件系統(tǒng)。構成文件系統(tǒng)。n文件系統(tǒng)中包括文件文件系統(tǒng)中包括文件管理管理、文件、文件存取存取、共享共享和文和文件件保護。保護。n文件是具有文件名的若干文件是具有文件名的若干相關元素相關元素的的集合。集合。n文件系統(tǒng)的管理功能是通過把它所管理的程序和文件系統(tǒng)的管理功能是通過把它所管理的程序和數(shù)據(jù)組織成一系列文件的方法來實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)組織成一系列文件的方法來實現(xiàn)的。6.1 文件和文件系統(tǒng)文件和文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)抽象抽

4、象加工加工信息信息生產(chǎn)生產(chǎn)生活生活組織組織數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)結構處理處理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫存儲存儲文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)傳輸傳輸計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡6.1 文件和文件系統(tǒng)文件和文件系統(tǒng)n所有的計算機應用程序都要存儲信息和檢索信息所有的計算機應用程序都要存儲信息和檢索信息n三個基本要求三個基本要求n能夠存儲大量的信息能夠存儲大量的信息n長期保存信息長期保存信息n可以共享信息可以共享信息n解決方法：把信息以一種單元，即文件的形式存解決方法：把信息以一種單元，即文件的形式存儲在磁盤或其他外部介質(zhì)上。儲在磁盤或其他外部介質(zhì)上。n文件是通過操作系統(tǒng)來管理的，包括：文件的結文件是通過操作系統(tǒng)來管理的，包括：文件的結構、命名

5、、存取、使用、保護和實現(xiàn)方法。構、命名、存取、使用、保護和實現(xiàn)方法。6.1 文件和文件系統(tǒng)文件和文件系統(tǒng)n文件管理任務文件管理任務n文件管理文件管理是軟件（程序與數(shù)據(jù)集合）資源管理，是軟件（程序與數(shù)據(jù)集合）資源管理，是涉及用戶作業(yè)和內(nèi)部硬件管理是涉及用戶作業(yè)和內(nèi)部硬件管理n任務任務：把存儲、檢索、共享和保護文件的手段：把存儲、檢索、共享和保護文件的手段提供給本身和用戶，以方便用戶及資源利用提供給本身和用戶，以方便用戶及資源利用n功能功能n分配與管理外存分配與管理外存n提供合適的存儲方法提供合適的存儲方法n文件共享，保護解決沖突文件共享，保護解決沖突6.1 文件和文件系統(tǒng)文件和文件系統(tǒng)n文件管理

6、功能文件管理功能n分配與管理外部存儲器，用戶以文件形式存放分配與管理外部存儲器，用戶以文件形式存放信息，信息，“按名存取按名存取”，文件的，文件的機內(nèi)碼機內(nèi)碼與磁盤、與磁盤、光盤等外存地址建立起相光盤等外存地址建立起相對應的聯(lián)系。對應的聯(lián)系。n提供合適的存儲方法，例如，提供合適的存儲方法，例如，鍵盤命令鍵盤命令以及程以及程序中使用序中使用系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用控制。包括文件的創(chuàng)建控制。包括文件的創(chuàng)建(Create)(Create)、打開、打開(Open)(Open)、關閉、關閉(Close)(Close)、讀寫、讀寫(Read/Write)(Read/Write)、刪除、刪除(Delete, Era

7、se)(Delete, Erase)和重命和重命名或改名名或改名(Rename)(Rename)等。等。n文件的文件的共享與保護共享與保護，解決文件命名中的，解決文件命名中的沖突和沖突和存取權限存取權限的控制。的控制。6.1 文件和文件系統(tǒng)文件和文件系統(tǒng)n6.1.1 文件、記錄和數(shù)據(jù)項文件、記錄和數(shù)據(jù)項n6.1.2 文件類型和文件系統(tǒng)模型文件類型和文件系統(tǒng)模型n6.1.3 文件操作文件操作6.1.1 文件、記錄和數(shù)據(jù)項文件、記錄和數(shù)據(jù)項n數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項n最低級的數(shù)據(jù)組織形式最低級的數(shù)據(jù)組織形式n基本數(shù)據(jù)項基本數(shù)據(jù)項。用于描述一個對象的某種屬性的。用于描述一個對象的某種屬性的字符集，是數(shù)據(jù)組織中可

8、以命名的最小邏輯數(shù)字符集，是數(shù)據(jù)組織中可以命名的最小邏輯數(shù)據(jù)單位，即原子數(shù)據(jù)，又稱為數(shù)據(jù)元素或字段。據(jù)單位，即原子數(shù)據(jù)，又稱為數(shù)據(jù)元素或字段。它的命名往往與其屬性一致。它的命名往往與其屬性一致。n組合數(shù)據(jù)項組合數(shù)據(jù)項。由若干個基本數(shù)據(jù)項組成的，簡。由若干個基本數(shù)據(jù)項組成的，簡稱組項。稱組項。6.1.1 文件、記錄和數(shù)據(jù)項文件、記錄和數(shù)據(jù)項n記錄記錄n一組一組相關數(shù)據(jù)項的集合相關數(shù)據(jù)項的集合，用于描述一個對象在某，用于描述一個對象在某方面的屬性。一個記錄應包含哪些數(shù)據(jù)項，取決方面的屬性。一個記錄應包含哪些數(shù)據(jù)項，取決于需要描述對象的哪個方面。而一個對象，由于于需要描述對象的哪個方面。而一個對象，

9、由于他所處的環(huán)境不同可把他作為不同的對象。他所處的環(huán)境不同可把他作為不同的對象。n在諸多記錄中，為了能惟一地標識一個記錄，必在諸多記錄中，為了能惟一地標識一個記錄，必須在一個記錄的各個數(shù)據(jù)項中，確定出一個或幾須在一個記錄的各個數(shù)據(jù)項中，確定出一個或幾個數(shù)據(jù)項，把它們的集合稱為個數(shù)據(jù)項，把它們的集合稱為關鍵字關鍵字(key)。或者?；蛘哒f，關鍵字是惟一能標識一個記錄的數(shù)據(jù)項。通說，關鍵字是惟一能標識一個記錄的數(shù)據(jù)項。通常，只需用一個數(shù)據(jù)項作為關鍵字。常，只需用一個數(shù)據(jù)項作為關鍵字。6.1.1 文件、記錄和數(shù)據(jù)項文件、記錄和數(shù)據(jù)項n文件文件n由創(chuàng)建者所定義的、具有文件名的一組相關元由創(chuàng)建者所定義的

10、、具有文件名的一組相關元素的集合。素的集合。n有結構文件：由若干個相關記錄組成；有結構文件：由若干個相關記錄組成；n無結構文件：由字符流構成。無結構文件：由字符流構成。n文件在文件系統(tǒng)中是一個最大的數(shù)據(jù)單位，它文件在文件系統(tǒng)中是一個最大的數(shù)據(jù)單位，它描述了一個對象集。描述了一個對象集。n文件的屬性：文件的屬性：n文件類型。文件類型。n文件長度。文件長度。n文件的物理位置。文件的物理位置。n文件的建立、修改、訪問時間。文件的建立、修改、訪問時間。6.1.1 文件、記錄和數(shù)據(jù)項文件、記錄和數(shù)據(jù)項n文件控制塊（文件控制塊（FCB）n用于描述和控制文件的數(shù)據(jù)結構；用于描述和控制文件的數(shù)據(jù)結構；n文件管

11、理程序可借助文件管理程序可借助FCB中的信息對文件施以中的信息對文件施以各種操作。各種操作。n文件控制塊中的信息文件控制塊中的信息n基本信息類基本信息類n文件名文件名n文件的物理位置文件的物理位置 n文件的邏輯結構文件的邏輯結構 n文件的物理結構文件的物理結構 6.1.1 文件、記錄和數(shù)據(jù)項文件、記錄和數(shù)據(jù)項n文件控制塊中的信息文件控制塊中的信息n文件控制信息類文件控制信息類n文件擁有者權限文件擁有者權限n核準用戶權限核準用戶權限n一般用戶權限一般用戶權限n使用信息類使用信息類n文件建立日期文件建立日期n文件修改日期文件修改日期6.1.1 文件、記錄和數(shù)據(jù)項文件、記錄和數(shù)據(jù)項n文件控制塊中的信

12、息文件控制塊中的信息n例，例，MS-DOS中的文件控制塊，其中含有文件中的文件控制塊，其中含有文件名、文件所在的第一個盤塊號、文件屬性、名、文件所在的第一個盤塊號、文件屬性、文件建立日期和時間及文件長度等。文件建立日期和時間及文件長度等。FCB的的長度為長度為32個字節(jié)，對個字節(jié)，對360KB的軟盤，總共可包的軟盤，總共可包含含112個個FCB，共占，共占4KB的存儲空間。的存儲空間。文件文件名名擴展擴展名名屬性屬性備用備用時間時間日期日期第一第一塊號塊號盤塊盤塊數(shù)數(shù)6.1.2 文件類型和文件系統(tǒng)模型文件類型和文件系統(tǒng)模型n文件類型文件類型n文件的分類是為了更好地管理和使用，要科學地分門文件的

13、分類是為了更好地管理和使用，要科學地分門別類，對不同的文件進行不同的管理。這樣，不僅提別類，對不同的文件進行不同的管理。這樣，不僅提高了文件的存取速度，對文件的共享和保護也有利高了文件的存取速度，對文件的共享和保護也有利n一般系統(tǒng)級與用戶級要進行不同的管理，例如，一個一般系統(tǒng)級與用戶級要進行不同的管理，例如，一個系統(tǒng)文件工作時要讀入內(nèi)存，放在內(nèi)存的某一固定區(qū)，系統(tǒng)文件工作時要讀入內(nèi)存，放在內(nèi)存的某一固定區(qū)，有較高的保護級別，一般用戶不允許進入。而一般用有較高的保護級別，一般用戶不允許進入。而一般用戶的用戶文件是在另外管轄的可用區(qū)有空閑時才能被戶的用戶文件是在另外管轄的可用區(qū)有空閑時才能被調(diào)入指

14、定的內(nèi)存用戶區(qū)。調(diào)入指定的內(nèi)存用戶區(qū)。n許多許多OS中都把文件類型作為擴展名而綴在文件名的后中都把文件類型作為擴展名而綴在文件名的后面，在文件名和擴展名之間用面，在文件名和擴展名之間用“.”號隔開。號隔開。常見的文件類型常見的文件類型6.1.2 文件類型和文件系統(tǒng)模型文件類型和文件系統(tǒng)模型n文件類型文件類型n按文件的性質(zhì)和用途按文件的性質(zhì)和用途n系統(tǒng)文件。系統(tǒng)文件。n用戶文件。用戶文件。n庫文件。庫文件。n 按文件中數(shù)據(jù)的形式按文件中數(shù)據(jù)的形式n源文件。源文件。n目標文件。目標文件。n可執(zhí)行文件可執(zhí)行文件。6.1.2 文件類型和文件系統(tǒng)模型文件類型和文件系統(tǒng)模型n文件類型文件類型n按系統(tǒng)管理員

15、或用戶所規(guī)定的存取控制屬性按系統(tǒng)管理員或用戶所規(guī)定的存取控制屬性n只執(zhí)行文件。只執(zhí)行文件。n只讀文件。只讀文件。n讀寫文件。讀寫文件。n按文件的組織形式和系統(tǒng)對其的處理方式按文件的組織形式和系統(tǒng)對其的處理方式n普通文件。普通文件。n目錄文件。目錄文件。n特殊文件。特殊文件。6.1.2 文件類型和文件系統(tǒng)模型文件類型和文件系統(tǒng)模型n文件類型文件類型n按使用情況按使用情況n臨時文件。臨時文件。n永久文件。永久文件。n檔案文件。檔案文件。n按存取的物理結構按存取的物理結構n順序（連續(xù)）文件。順序（連續(xù)）文件。n鏈接文件。鏈接文件。n索引文件。索引文件。6.1.2 文件類型和文件系統(tǒng)模型文件類型和文件

16、系統(tǒng)模型n文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)n負責管理和存取文件信息的軟件機構，它是由負責管理和存取文件信息的軟件機構，它是由管理文件所需的數(shù)據(jù)結構和相應的管理軟件以管理文件所需的數(shù)據(jù)結構和相應的管理軟件以及訪問文件的一組操作組成。及訪問文件的一組操作組成。n從從系統(tǒng)的角度系統(tǒng)的角度看看：一個負責文件存儲空間管理：一個負責文件存儲空間管理的機構。的機構。n從從用戶的角度用戶的角度看看：用戶在計算機上存儲信息、：用戶在計算機上存儲信息、使用信息的接口。使用信息的接口。6.1.2 文件類型和文件系統(tǒng)模型文件類型和文件系統(tǒng)模型n文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)n文件系統(tǒng)功能文件系統(tǒng)功能n用戶角度用戶角度：實現(xiàn)實現(xiàn)“按名存取按名存取”

17、n系統(tǒng)角度系統(tǒng)角度：對文件存儲器的存儲空間進行組對文件存儲器的存儲空間進行組織、分配、負責文件的存儲并對存入的文件織、分配、負責文件的存儲并對存入的文件實施保護、檢索的一組軟件的集合實施保護、檢索的一組軟件的集合n文件系統(tǒng)具體功能文件系統(tǒng)具體功能n統(tǒng)一管理文件的存儲空間，實施存儲空間的分配與統(tǒng)一管理文件的存儲空間，實施存儲空間的分配與回收回收n實現(xiàn)文件的按名存取實現(xiàn)文件的按名存取 名字空間名字空間 映射映射 存儲空間存儲空間6.1.2 文件類型和文件系統(tǒng)模型文件類型和文件系統(tǒng)模型n文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)n文件系統(tǒng)具體功能文件系統(tǒng)具體功能n實現(xiàn)文件信息的共享，并提供文件的保護和保實現(xiàn)文件信息的共享，并

18、提供文件的保護和保密措施密措施n向用戶提供一個方便使用的接口（提供對文件向用戶提供一個方便使用的接口（提供對文件系統(tǒng)操作命令，以及提供對文件的操作命令：系統(tǒng)操作命令，以及提供對文件的操作命令：信息存取、加工等）信息存取、加工等）n系統(tǒng)維護及向用戶提供有關信息系統(tǒng)維護及向用戶提供有關信息n提供與提供與I/OI/O的統(tǒng)一接口。的統(tǒng)一接口。6.1.2 文件類型和文件系統(tǒng)模型文件類型和文件系統(tǒng)模型n文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)n文件系統(tǒng)的優(yōu)點文件系統(tǒng)的優(yōu)點n使用方便，靈活，用戶按名存取使用方便，靈活，用戶按名存取n安全可靠，安全可靠， 保護系統(tǒng)和用戶保護系統(tǒng)和用戶n提供保密與共享提供保密與共享n文件系統(tǒng)必須解決的

19、問題文件系統(tǒng)必須解決的問題n如何有效地分配文件存儲器的存儲空間如何有效地分配文件存儲器的存儲空間n提供合適的存取方法提供合適的存取方法n命名的沖突和文件的共享命名的沖突和文件的共享6.1.2 文件類型和文件系統(tǒng)模型文件類型和文件系統(tǒng)模型n文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)n理想文件系統(tǒng)的特征理想文件系統(tǒng)的特征n有效地分配文件存儲器的存儲空間有效地分配文件存儲器的存儲空間n文件結構和存取的靈活性和多樣性文件結構和存取的靈活性和多樣性n具有對用戶來說盡可能是透明的機制具有對用戶來說盡可能是透明的機制n盡可能達到文件存儲裝置的獨立性盡可能達到文件存儲裝置的獨立性n存儲在文件中的信息的安全存儲在文件中的信息的安全n能方

20、便的共享公用的文件能方便的共享公用的文件n有效地實現(xiàn)各種文件操作的命令有效地實現(xiàn)各種文件操作的命令6.1.2 文件類型和文件系統(tǒng)模型文件類型和文件系統(tǒng)模型n文件系統(tǒng)模型文件系統(tǒng)模型6.1.2 文件類型和文件系統(tǒng)模型文件類型和文件系統(tǒng)模型n文件系統(tǒng)模型文件系統(tǒng)模型n對象及其屬性對象及其屬性n文件文件n目錄目錄n磁盤磁盤(磁帶磁帶)存儲空間存儲空間n對對象操縱和管理的軟件集合對對象操縱和管理的軟件集合n對文件存儲空間的管理對文件存儲空間的管理n對文件目錄的管理對文件目錄的管理n用于將文件的邏輯地址轉換為物理地址的機制用于將文件的邏輯地址轉換為物理地址的機制n對文件讀和寫的管理對文件讀和寫的管理n對

21、文件的共享與保護等功能對文件的共享與保護等功能n文件系統(tǒng)接口文件系統(tǒng)接口n命令接口命令接口n程序接口程序接口6.1.3 文件操作文件操作n對文件的操作可分成兩大類：對文件的操作可分成兩大類：，創(chuàng)建一個新文件、，創(chuàng)建一個新文件、刪除一個老文件、拷貝一個文件、為文件改名刪除一個老文件、拷貝一個文件、為文件改名等；等；，檢索一個文件中的所，檢索一個文件中的所有記錄、檢索一個文件中的單個記錄等。有記錄、檢索一個文件中的單個記錄等。6.1.3 文件操作文件操作n對記錄的操作對記錄的操作。檢索一個文件中的所有記錄，這種。檢索一個文件中的所有記錄，這種操作主要用于檢索時需要涉及到文件中所有記錄中的操作主要用

22、于檢索時需要涉及到文件中所有記錄中的信息情況。信息情況。僅檢索一個文件中的某個記錄。這種。僅檢索一個文件中的某個記錄。這種操作主要用于面向事務處理的應用中。操作主要用于面向事務處理的應用中。將一個新記錄插入到一個含有若干個。將一個新記錄插入到一個含有若干個記錄的文件中的適當位置。記錄的文件中的適當位置。從文件中檢索到一個指定記錄后，便。從文件中檢索到一個指定記錄后，便可對其中的一個或多個數(shù)據(jù)項進行修改，然后將修改可對其中的一個或多個數(shù)據(jù)項進行修改，然后將修改后的記錄在寫回文件中。后的記錄在寫回文件中。從已存文件中的刪除一個記錄。從已存文件中的刪除一個記錄。6.1.3 文件操作文件操作n最基本的

23、文件操作最基本的文件操作n創(chuàng)建文件創(chuàng)建文件n刪除文件刪除文件n讀文件讀文件n寫文件寫文件n截斷文件截斷文件n設置文件的讀設置文件的讀/寫位置寫位置6.1.3 文件操作文件操作n文件的文件的 “打開打開”和和 “關閉關閉”操作操作n所謂所謂“打開打開”O(jiān)PEN，是指系統(tǒng)將指名文件的，是指系統(tǒng)將指名文件的屬性從外存拷貝到內(nèi)存打開文件表的一個表目屬性從外存拷貝到內(nèi)存打開文件表的一個表目中，并將該表目的中，并將該表目的編號編號(或稱為或稱為索引索引)返回給用返回給用戶戶n當用戶再要求對該文件進行相應的操作時，便當用戶再要求對該文件進行相應的操作時，便可利用系統(tǒng)所返回的可利用系統(tǒng)所返回的索引號索引號向系

24、統(tǒng)提出操作請向系統(tǒng)提出操作請求。系統(tǒng)這時便可直接利用該索引號到打開文求。系統(tǒng)這時便可直接利用該索引號到打開文件表中去查找，從而避免了對該文件的再次檢件表中去查找，從而避免了對該文件的再次檢索索n“關閉關閉”(CLOSE)系統(tǒng)調(diào)用來關閉此文件，系統(tǒng)調(diào)用來關閉此文件，OS將會把該文件從打開文件表中的表目上刪除掉將會把該文件從打開文件表中的表目上刪除掉6.1.3 文件操作文件操作n其它文件操作其它文件操作n文件屬性操作文件屬性操作n改名改名n改變擁有者改變擁有者n修改權限修改權限n查詢狀態(tài)查詢狀態(tài)n有關目錄操作有關目錄操作n創(chuàng)建目錄創(chuàng)建目錄n刪除目錄刪除目錄n改變當前目錄改變當前目錄n實現(xiàn)文件共享的

25、系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)文件共享的系統(tǒng)調(diào)用n用于對文件系統(tǒng)進行操作的系統(tǒng)調(diào)用用于對文件系統(tǒng)進行操作的系統(tǒng)調(diào)用6.2 文件的邏輯結構文件的邏輯結構n6.2.1 文件邏輯結構的類型文件邏輯結構的類型n6.2.2 順序文件順序文件n6.2.3 索引文件索引文件n6.2.4 索引順序文件索引順序文件n6.2.5 直接文件和哈希文件直接文件和哈希文件6.2.1 文件邏輯結構的類型文件邏輯結構的類型n文件組織的兩種觀點文件組織的兩種觀點n用戶觀點用戶觀點（邏輯結構）：研究的是用戶思維中的抽（邏輯結構）：研究的是用戶思維中的抽象文件，也叫邏輯文件。其目的是為用戶提供一種象文件，也叫邏輯文件。其目的是為用戶提供一種結構清

26、晰、使用簡便的邏輯組織。用戶按此去存儲、結構清晰、使用簡便的邏輯組織。用戶按此去存儲、檢索和加工處理有關文件信息。檢索和加工處理有關文件信息。n實現(xiàn)觀點實現(xiàn)觀點（物理結構）：研究的是存儲在物理設備（物理結構）：研究的是存儲在物理設備介質(zhì)上的實際文件，即物理文件。其目的是選擇一介質(zhì)上的實際文件，即物理文件。其目的是選擇一些性能良好、設備利用率高的物理結構。系統(tǒng)按此些性能良好、設備利用率高的物理結構。系統(tǒng)按此和外部設備打交道，控制信息的傳輸。和外部設備打交道，控制信息的傳輸。n對邏輯結構的要求對邏輯結構的要求n提高檢索速度提高檢索速度n便于修改便于修改n降低文件的存儲費用降低文件的存儲費用6.2.

27、1 文件邏輯結構的類型文件邏輯結構的類型n有結構文件有結構文件記錄式文件記錄式文件n按記錄長度分按記錄長度分n定長記錄定長記錄n變長記錄變長記錄n根據(jù)用戶和系統(tǒng)管理需要分根據(jù)用戶和系統(tǒng)管理需要分n順序文件順序文件n索引文件索引文件n索引順序文件索引順序文件n無結構文件無結構文件n流式文件流式文件 其長度以字節(jié)為單位其長度以字節(jié)為單位n采用讀寫指針來指出下一個要訪問的字符采用讀寫指針來指出下一個要訪問的字符n如如 源程序、源程序、 可執(zhí)行文件、可執(zhí)行文件、 庫函數(shù)庫函數(shù)等等文件的長度用文件的長度用記錄數(shù)目表示。記錄數(shù)目表示。處理方便、開處理方便、開銷小，被廣泛銷小，被廣泛用于數(shù)據(jù)處理用于數(shù)據(jù)處理

28、中中可以有效節(jié)可以有效節(jié)省存儲空間省存儲空間由一系列記錄按某由一系列記錄按某種順序排列。其中種順序排列。其中的記錄通常是定長的記錄通常是定長記錄，因而能用較記錄，因而能用較快的速度查找文件快的速度查找文件中的記錄。中的記錄。當記錄為可變長度當記錄為可變長度時，通常為之建立時，通常為之建立一張索引表，并為一張索引表，并為每個記錄設置一個每個記錄設置一個表項，以加快對記表項，以加快對記錄檢索的速度。錄檢索的速度。上述兩種文件構成上述兩種文件構成方式的結合。它為方式的結合。它為文件建立一張索引文件建立一張索引表，為每一組記錄表，為每一組記錄中的第一個記錄設中的第一個記錄設置一個表項。置一個表項。6.

29、2.1 文件邏輯結構的類型文件邏輯結構的類型文件邏輯結構文件邏輯結構有結構文件有結構文件（記錄式）（記錄式）無結構文件無結構文件（流式）（流式）定長記錄定長記錄變長記錄變長記錄順序文件順序文件索引文件索引文件索引順序文件索引順序文件6.2.2 順序文件順序文件n邏輯記錄的排序邏輯記錄的排序n串結構串結構n各記錄之間的順序與關鍵字無關各記錄之間的順序與關鍵字無關n通常由時間來決定通常由時間來決定n存在問題存在問題n順序結構順序結構n文件中的所有記錄按關鍵字文件中的所有記錄按關鍵字(詞詞)排列排列記錄號記錄號學號學號姓名姓名性別性別出生時間出生時間11趙趙23錢錢34孫孫45李李56周周620吳吳

30、6.2.2 順序文件順序文件n對對順序文件順序文件(Sequential File)的讀的讀/寫操作寫操作n定長記錄順序文件的讀定長記錄順序文件的讀/寫操作寫操作n在讀一個文件時，可設置一個讀指針在讀一個文件時，可設置一個讀指針Rptr，令它指，令它指向下一個記錄的首地址，每當讀完一個記錄時，執(zhí)向下一個記錄的首地址，每當讀完一個記錄時，執(zhí)行行Rptr:=Rptr + L n在寫一個文件時，也應設置一個寫指針在寫一個文件時，也應設置一個寫指針Wptr，使之，使之指向要寫的記錄的首地址。在每寫完一個記錄時，指向要寫的記錄的首地址。在每寫完一個記錄時，執(zhí)行執(zhí)行Wptr:=Wptr + L6.2.2

31、順序文件順序文件n對對順序文件順序文件(Sequential File)的讀的讀/寫操作寫操作n變長記錄順序文件的讀變長記錄順序文件的讀/寫操作寫操作n在順序讀或?qū)憰r的情況相似，但應分別為它們設置在順序讀或?qū)憰r的情況相似，但應分別為它們設置讀或?qū)懼羔?，在每次讀或?qū)懲暌粋€記錄后，須將讀讀或?qū)懼羔?，在每次讀或?qū)懲暌粋€記錄后，須將讀或?qū)懼羔樇由匣驅(qū)懼羔樇由螸i。Li是剛讀或剛寫完的記錄的長度。是剛讀或剛寫完的記錄的長度。6.2.2 順序文件順序文件記錄長度記錄長度記錄記錄起始地址起始地址6.2.2 順序文件順序文件n順序文件的優(yōu)缺點順序文件的優(yōu)缺點n優(yōu)點優(yōu)點n結構簡單，容易實現(xiàn)結構簡單，容易實現(xiàn)n順

32、序文件的最佳應用場合，是在對諸記錄進行順序文件的最佳應用場合，是在對諸記錄進行批量批量存取存取時，即每次要讀或?qū)懸淮笈涗洉r，即每次要讀或?qū)懸淮笈涗沶只有順序文件才能存儲在磁帶上，并能有效地工作只有順序文件才能存儲在磁帶上，并能有效地工作n缺點缺點n如果用戶如果用戶(程序程序)要求要求查找或修改查找或修改單個記錄，單個記錄， 順序文順序文件所表現(xiàn)出來的件所表現(xiàn)出來的性能就可能很差性能就可能很差n如果想如果想增加或刪除增加或刪除一個記錄，一個記錄， 都比較困難（需都比較困難（需移動移動大量數(shù)據(jù)）大量數(shù)據(jù)）n創(chuàng)建文件必須給出大小，不利于動態(tài)增長創(chuàng)建文件必須給出大小，不利于動態(tài)增長配置一個運行記錄

33、文件配置一個運行記錄文件(Log File)，或稱為事務文件，或稱為事務文件(Transaction File)，把試圖，把試圖增加、刪除或修改的信息記增加、刪除或修改的信息記錄于其中，每隔一定時間，錄于其中，每隔一定時間，將運行記錄文件與原來的主將運行記錄文件與原來的主文件加以合并，產(chǎn)生一個按文件加以合并，產(chǎn)生一個按關鍵字排序的新文件。關鍵字排序的新文件。6.2.3 索引文件索引文件n對對定長記錄定長記錄文件，如果要查找第文件，如果要查找第i個記錄，個記錄， 可直可直接根據(jù)下式計算來獲得第接根據(jù)下式計算來獲得第i個記錄相對于第一個個記錄相對于第一個記錄首址的地址記錄首址的地址Ai = iLn

34、對于對于可變長度記錄可變長度記錄的文件，要查找其第的文件，要查找其第i個記錄個記錄時，需順序查找出每個記錄的長度（時，需順序查找出每個記錄的長度（Li），才能），才能計算出該記錄的首地址計算出該記錄的首地址10iiiiiLA6.2.3 索引文件索引文件索引本身是一個定長記錄的順序文件，主文件中每個記錄在索引本身是一個定長記錄的順序文件，主文件中每個記錄在索引表中占一個表項，可采用快速查找算法，如字典索引表中占一個表項，可采用快速查找算法，如字典6.2.3 索引文件索引文件n索引文件的檢索步驟索引文件的檢索步驟n根據(jù)用戶提供的關鍵字，從索引表中找到相應的表項；根據(jù)用戶提供的關鍵字，從索引表中找到

35、相應的表項；n再利用該表項中給出的指向記錄的指針值，去訪問所再利用該表項中給出的指向記錄的指針值，去訪問所需記錄。需記錄。n向索引文件中增加一個記錄，需對索引表進行修向索引文件中增加一個記錄，需對索引表進行修改。改。n優(yōu)點優(yōu)點n檢索速度快，主要用于對信息處理的及時性要求較高檢索速度快，主要用于對信息處理的及時性要求較高的場合。的場合。n缺點缺點n存儲費用高，因為除了主文件外，還需配置一張索引存儲費用高，因為除了主文件外，還需配置一張索引表，且每個記錄都有一個索引項。表，且每個記錄都有一個索引項。6.2.4 索引順序文件索引順序文件n索引順序文件（索引順序文件（Index Sequential

36、File）是是最常見的一種邏輯文件組織形式，是最常見的一種邏輯文件組織形式，是順序順序文件與索引文件的結合。文件與索引文件的結合。n克服了變長記錄文件不便于直接存取的缺克服了變長記錄文件不便于直接存取的缺點，代價也不太大。點，代價也不太大。n將順序文件中的所有記錄分為若干個將順序文件中的所有記錄分為若干個組組，為為每組中的第一個記錄每組中的第一個記錄建立索引項，其中建立索引項，其中含有該記錄的鍵值及指向該記錄的指針。含有該記錄的鍵值及指向該記錄的指針。6.2.4 索引順序文件索引順序文件6.2.4 索引順序文件索引順序文件n文件檢索速度文件檢索速度n對順序文件檢索對順序文件檢索n若記錄數(shù)據(jù)為若

37、記錄數(shù)據(jù)為N，則檢索一條記錄時，最好的，則檢索一條記錄時，最好的情況是第一條記錄即為所求；最壞的情況是最情況是第一條記錄即為所求；最壞的情況是最后一條記錄為所求；平均檢索后一條記錄為所求；平均檢索N/2條記錄條記錄n對索引文件檢索對索引文件檢索n可采用折半查找等方法，平均查找可采用折半查找等方法，平均查找 條記錄條記錄n對索引順序文件檢索對索引順序文件檢索n索引文件與順序文件的結合索引文件與順序文件的結合N6.2.4 索引順序文件索引順序文件n例子例子n例例1 1：1000010000個記錄個記錄n順序文件：順序文件：50005000次查找查到。次查找查到。n索引順序文件，設索引順序文件，設1

38、00100個記錄一組，索引表個記錄一組，索引表的找法設為順序法的情況下，則查找次數(shù)為的找法設為順序法的情況下，則查找次數(shù)為50+50=10050+50=100。n例例2 2：10000001000000個紀錄個紀錄n低級索引：（低級索引：（100100個紀錄一組）：個紀錄一組）：1000010000。n高級索引：高級索引：100100n查找次數(shù)：查找次數(shù)：50+50+50=15050+50+50=1506.2.5 直接文件和哈希文件直接文件和哈希文件n鍵值轉換鍵值轉換(Key to address transformation)n由記錄鍵值到記錄物理地址的轉換由記錄鍵值到記錄物理地址的轉換n直

39、接文件直接文件 n根據(jù)給定的記錄鍵值，直接獲得指定記錄的物根據(jù)給定的記錄鍵值，直接獲得指定記錄的物理地址。理地址。n哈希哈希(Hash)文件文件 n利用哈希函數(shù)將記錄鍵值轉換為相應記錄的地利用哈希函數(shù)將記錄鍵值轉換為相應記錄的地址。址。6.2.5 直接文件和哈希文件直接文件和哈希文件6.3 外存分配方式外存分配方式n對于任何一個文件，都存在著以下兩種形對于任何一個文件，都存在著以下兩種形式的結構：式的結構：n文件的邏輯結構文件的邏輯結構(File Logical Structure)。n文件的物理結構，文件的物理結構， 又稱為文件的存儲結構，又稱為文件的存儲結構， 是指文件在外存上的存儲組織形

40、式。是指文件在外存上的存儲組織形式。n 問題問題n如何才能有效地利用外存空間如何才能有效地利用外存空間?n如何提高對文件的訪問速度如何提高對文件的訪問速度?6.3 外存分配方式外存分配方式n外存的特點外存的特點n容量大，斷電后仍可保存信息，速度較慢，成容量大，斷電后仍可保存信息，速度較慢，成本較低本較低n兩部分組成：驅(qū)動部分兩部分組成：驅(qū)動部分+ +存儲介質(zhì)存儲介質(zhì)n種類很多種類很多n外存空間組織與地址與存取方式非常復雜外存空間組織與地址與存取方式非常復雜nI/O過程方式非常復雜過程方式非常復雜6.3 外存分配方式外存分配方式n用戶對外存的要求用戶對外存的要求n使用：讀寫外存數(shù)據(jù)使用：讀寫外存

41、數(shù)據(jù)n要求：方便、效率、安全要求：方便、效率、安全n在讀寫外存時不涉及硬件細節(jié)，使用邏輯地址和邏輯在讀寫外存時不涉及硬件細節(jié)，使用邏輯地址和邏輯操作。操作。n存取速度盡可能快，容量大且空間利用率高存取速度盡可能快，容量大且空間利用率高n外存上存放的信息安全可靠，防止來自硬件的故障和外存上存放的信息安全可靠，防止來自硬件的故障和他人的侵權。他人的侵權。n方便地共享，動態(tài)擴縮，攜帶拆卸，了解存儲情況和方便地共享，動態(tài)擴縮，攜帶拆卸，了解存儲情況和使用情況。使用情況。n以盡可能小的代價完成上述要求。以盡可能小的代價完成上述要求。6.3 外存分配方式外存分配方式n文件的物理結構文件的物理結構n指邏輯文

42、件指邏輯文件在存儲設備在存儲設備（外存）上的（外存）上的存儲組織形式存儲組織形式，它與存儲介，它與存儲介質(zhì)的存儲特性有關質(zhì)的存儲特性有關n一個文件存儲介質(zhì)，格式化后就分成許多大小相等的單一個文件存儲介質(zhì)，格式化后就分成許多大小相等的單位位存儲塊（物理盤塊），一般來說，每個物理塊是一存儲塊（物理盤塊），一般來說，每個物理塊是一個磁盤的扇區(qū)，個磁盤的扇區(qū)，512B。并給每個存儲塊有個編號，稱為。并給每個存儲塊有個編號，稱為物理塊號。物理塊號。n物理塊是物理塊是分配和傳輸分配和傳輸信息的信息的基本單位基本單位，其與外存設備有關，其與外存設備有關，但與邏輯記錄大小無關，如但與邏輯記錄大小無關，如扇區(qū)、

43、簇。扇區(qū)、簇。n文件在邏輯上都可看作是連續(xù)的，但在物理設備上存放時文件在邏輯上都可看作是連續(xù)的，但在物理設備上存放時卻有不同的方式，如卻有不同的方式，如連續(xù)結構（順序結構）、鏈接結構連續(xù)結構（順序結構）、鏈接結構（串聯(lián)結構）、索引結構、（串聯(lián)結構）、索引結構、HASH文件文件等等6.3 外存分配方式外存分配方式。把邏輯文件中的記錄順序地存儲到。把邏輯文件中的記錄順序地存儲到連續(xù)的物理盤塊中。連續(xù)的物理盤塊中。文件中的各個記錄可以存放在不相。文件中的各個記錄可以存放在不相鄰接的各個物理盤塊中，通過物理塊中的鏈接鄰接的各個物理盤塊中，通過物理塊中的鏈接指針，將它們連接成一個鏈表。指針，將它們連接成

44、一個鏈表。文件中的各個記錄可存儲在不相鄰。文件中的各個記錄可存儲在不相鄰接的各個物理塊中。接的各個物理塊中。6.3 外存分配方式外存分配方式n6.3.1 連續(xù)分配連續(xù)分配n6.3.2 鏈接分配鏈接分配n6.3.3 FAT和和NTFS技術技術n6.3.4 索引分配索引分配6.3.1 連續(xù)分配連續(xù)分配n連續(xù)分配連續(xù)分配(Continuous Allocation)要求為每要求為每一個文件分配一個文件分配一組相鄰接的盤塊一組相鄰接的盤塊。一組盤。一組盤塊定義了磁盤上的一段線性地址。塊定義了磁盤上的一段線性地址。n在采用連續(xù)分配方式時，可把邏輯文件中在采用連續(xù)分配方式時，可把邏輯文件中的記錄順序地存儲

45、到鄰接的各物理盤塊中，的記錄順序地存儲到鄰接的各物理盤塊中，這樣所形成的文件結構稱為這樣所形成的文件結構稱為順序文件結構順序文件結構，此時的物理文件稱為此時的物理文件稱為順序文件。順序文件。6.3.1 連續(xù)分配連續(xù)分配6.3.1 連續(xù)分配連續(xù)分配n連續(xù)分配的主要優(yōu)缺點連續(xù)分配的主要優(yōu)缺點n優(yōu)點優(yōu)點n結構簡單，容易實現(xiàn)。結構簡單，容易實現(xiàn)。n支持順序存取和隨機存取。支持順序存取和隨機存取。n順序存取速度快。順序存取速度快。n所需的磁盤尋道次數(shù)和尋道時間最少。所需的磁盤尋道次數(shù)和尋道時間最少。n缺點缺點n要求有連續(xù)的存儲空間，不利于動態(tài)擴充。要求有連續(xù)的存儲空間，不利于動態(tài)擴充。n容易形成容易形成

46、碎片，空間利用不充分。碎片，空間利用不充分。n必須事先知道文件的長度，用戶不方便。必須事先知道文件的長度，用戶不方便。6.3.2 鏈接分配鏈接分配n鏈接分配（鏈接分配（Chained Allocation）n可通過在每個盤塊上的鏈接指針，將同屬于一可通過在每個盤塊上的鏈接指針，將同屬于一個文件的多個個文件的多個離散的離散的盤塊鏈接成一個盤塊鏈接成一個鏈表鏈表，把，把這樣形成的物理文件稱為這樣形成的物理文件稱為鏈接文件鏈接文件n這種文件結構這種文件結構不要求連續(xù)存放不要求連續(xù)存放n對于記錄式文件一塊中可包含一個或多個邏輯記對于記錄式文件一塊中可包含一個或多個邏輯記錄，也可以若干物理塊包含一個邏輯

47、記錄。錄，也可以若干物理塊包含一個邏輯記錄。n鏈接方式鏈接方式n隱式鏈接隱式鏈接n顯式鏈接顯式鏈接6.3.2 鏈接分配鏈接分配n隱式鏈接隱式鏈接文件名文件名 始址始址 末址末址jeep 9 25文件目錄文件目錄01234567891011121314151617181920212223242526272829303111016-1256.3.2 鏈接分配鏈接分配n隱式鏈接隱式鏈接n每個物理塊的最末一個字每個物理塊的最末一個字(或第一個字或第一個字)作為鏈作為鏈接字，它指出后繼塊的物理地址。鏈首指針存接字，它指出后繼塊的物理地址。鏈首指針存放在該文件目錄中。文件的結尾塊的指針為放在該文件目錄中。

48、文件的結尾塊的指針為“”。n優(yōu)點優(yōu)點n離散存儲，空間利用率高；離散存儲，空間利用率高；n順序存取效率高。順序存取效率高。n缺點缺點n隨機存取效率太低，若要訪問第隨機存取效率太低，若要訪問第i個物理塊，個物理塊，必須讀出前必須讀出前i-1個。個。6.3.2 鏈接分配鏈接分配n顯式鏈接顯式鏈接n為了克服鏈接文件的存取效率太低的問題，提為了克服鏈接文件的存取效率太低的問題，提出出文件映照的技術文件映照的技術，即把鏈接文件中的鏈接字，即把鏈接文件中的鏈接字集中在一結構中，集中在一結構中，這樣既保持了鏈接文件的優(yōu)這樣既保持了鏈接文件的優(yōu)點，也克服了其缺點點，也克服了其缺點，DOS、WINDOWS系統(tǒng)系統(tǒng)

49、就采用了這樣結構。就采用了這樣結構。n文件分配表（文件分配表（File Allocation Table, FAT）n在在FAT中每個物理塊占一個表項，增加一個指中每個物理塊占一個表項，增加一個指針指向下一個物理塊，最末一個物理塊的指針針指向下一個物理塊，最末一個物理塊的指針為為“”。6.3.2 鏈接分配鏈接分配n顯式鏈接顯式鏈接6.3.2 鏈接分配鏈接分配n主要優(yōu)缺點主要優(yōu)缺點n優(yōu)點優(yōu)點n消除了外部碎片，提高外存利用率；消除了外部碎片，提高外存利用率；n文件動態(tài)增長時，可動態(tài)地為它分配盤塊；文件動態(tài)增長時，可動態(tài)地為它分配盤塊；n文件的增刪改方便，不需事先知道文件長。文件的增刪改方便，不需事

50、先知道文件長。n缺點缺點n存取速度慢；存取速度慢；n只適于只適于順序存取順序存取，不適于隨機存?。徊贿m于隨機存?。籲可靠性差，若某一塊可靠性差，若某一塊指針指針出錯，則鏈斷開；出錯，則鏈斷開；n更多的尋道次數(shù)和尋道時間；更多的尋道次數(shù)和尋道時間；n鏈接指針占用一定的空間。鏈接指針占用一定的空間。6.3.3 FAT和和NTFS技術技術n文件分配表（文件分配表（File Allocation Table, FAT）n磁盤格式化后建立，從磁盤的第二個開始，有磁盤格式化后建立，從磁盤的第二個開始，有兩個相同的兩個相同的FAT。n用于記錄外存分配狀況，每個盤塊（或簇）占用于記錄外存分配狀況，每個盤塊（或

51、簇）占一項，放在內(nèi)存中，整個系統(tǒng)一張一項，放在內(nèi)存中，整個系統(tǒng)一張FAT。n表的序號為物理盤塊號或簇號，從表的序號為物理盤塊號或簇號，從0至至N-1。n分配給一個文件的所有物理塊都在該表中標出，分配給一個文件的所有物理塊都在該表中標出，文件的第一個盤塊號記入文件的文件的第一個盤塊號記入文件的FCB中。中。6.3.3 FAT和和NTFS技術技術6.3.3 FAT和和NTFS技術技術區(qū)名區(qū)名內(nèi)容內(nèi)容 軟盤軟盤 占扇區(qū)數(shù)占扇區(qū)數(shù) 扇區(qū)號扇區(qū)號保留區(qū)保留區(qū)引導記錄與磁引導記錄與磁盤參數(shù)表盤參數(shù)表 1 0控制區(qū)控制區(qū)FAT1文件分文件分配表配表 2 12FAT2 2 34FDT文件目錄文件目錄表表 7

52、511文件區(qū)文件區(qū) 文件內(nèi)容文件內(nèi)容 余下部分余下部分 126.3.3 FAT和和NTFS技術技術nDOSDOS磁盤訪問操作流程磁盤訪問操作流程6.3.3 FAT和和NTFS技術技術nFAT12n簇的基本概念簇的基本概念n簇是一組連續(xù)的扇區(qū)，在簇是一組連續(xù)的扇區(qū)，在FAT中它是作為一個虛擬中它是作為一個虛擬扇區(qū)，簇的大小一般是扇區(qū)，簇的大小一般是2n (n為整數(shù)為整數(shù))個盤塊，在個盤塊，在MS-DOS的實際運用中，簇的容量可以僅有一個扇區(qū)的實際運用中，簇的容量可以僅有一個扇區(qū)(512 B)、兩個扇區(qū)、兩個扇區(qū)(1 KB)、四個扇區(qū)、四個扇區(qū)(2 KB)、八個、八個扇區(qū)扇區(qū)(4 KB)等。等。n

53、一個簇應包含扇區(qū)的數(shù)量與磁盤容量的大小直接有一個簇應包含扇區(qū)的數(shù)量與磁盤容量的大小直接有關。例如，當一個簇僅有一個扇區(qū)時，磁盤的最大關。例如，當一個簇僅有一個扇區(qū)時，磁盤的最大容量為容量為8 MB；當一個簇包含兩個扇區(qū)時，磁盤的最；當一個簇包含兩個扇區(qū)時，磁盤的最大容量可以達到大容量可以達到16 MB；當一個簇包含了八個扇區(qū)；當一個簇包含了八個扇區(qū)時，磁盤的最大容量便可達到時，磁盤的最大容量便可達到64 MB。6.3.3 FAT和和NTFS技術技術nFAT12nFAT12存在的問題存在的問題n對所允許的磁盤容量存在著嚴重的限制，通對所允許的磁盤容量存在著嚴重的限制，通常只能是數(shù)十兆字節(jié)，雖然可

54、以用繼續(xù)增加常只能是數(shù)十兆字節(jié)，雖然可以用繼續(xù)增加簇的大小來提高所允許的最大磁盤容量，但簇的大小來提高所允許的最大磁盤容量，但隨著支持的硬盤容量的增加，相應的簇內(nèi)碎隨著支持的硬盤容量的增加，相應的簇內(nèi)碎片也將隨之成倍地增加。片也將隨之成倍地增加。n它只能支持它只能支持8+3格式的文件名。格式的文件名。 6.3.3 FAT和和NTFS技術技術nFAT16n將將FAT表的寬度增至表的寬度增至16位，最大表項數(shù)將增至位，最大表項數(shù)將增至65536個，此時便能將一個磁盤分區(qū)分為個，此時便能將一個磁盤分區(qū)分為65 536(216)個簇。把具有個簇。把具有16位表寬的位表寬的FAT表稱為表稱為FAT16。

55、在。在FAT16的每個簇中可以有的盤塊數(shù)的每個簇中可以有的盤塊數(shù)為為4、8、16、32直到直到64，由此得出，由此得出FAT16可以可以管理的最大分區(qū)空間為管理的最大分區(qū)空間為 216 64 512 = 2048 MB。6.3.3 FAT和和NTFS技術技術nFAT32n每一簇在每一簇在FAT表中的表項占據(jù)表中的表項占據(jù)4字節(jié)字節(jié)(232)，F(xiàn)AT表可以表示表可以表示4 294 967 296項，即項，即FAT32允許管允許管理比理比FAT16更多的簇。這樣就允許在更多的簇。這樣就允許在FAT32中中采用較小的簇，采用較小的簇，F(xiàn)AT32的每個簇都固定為的每個簇都固定為4 KB，即每簇用即每簇

56、用8個盤塊代替?zhèn)€盤塊代替FAT16的的64個盤塊，每個個盤塊，每個盤塊仍為盤塊仍為512字節(jié)，字節(jié)，F(xiàn)AT32分區(qū)格式可以管理的分區(qū)格式可以管理的單個最大磁盤空間大到單個最大磁盤空間大到 4 KB232 = 16 TB（實際（實際2TB）6.3.3 FAT和和NTFS技術技術nFAT中簇的大小與最大分區(qū)的對應關系中簇的大小與最大分區(qū)的對應關系6.3.3 FAT和和NTFS技術技術nNTFSnNTFS (New Technology File System)新特征新特征n專門為專門為Windows NT開發(fā)的、全新的文件系統(tǒng)，并適用開發(fā)的、全新的文件系統(tǒng)，并適用于于Windows 2000/XP

57、/2003。n 使用使用64位磁盤地址，理論上可以支持位磁盤地址，理論上可以支持264字節(jié)的字節(jié)的磁盤分區(qū)；磁盤分區(qū)； n 可以很好地支持長文件名，單個文件名限制在可以很好地支持長文件名，單個文件名限制在255個字符以內(nèi)，全路徑名為個字符以內(nèi)，全路徑名為32 767個字符；個字符； n 具有系統(tǒng)容錯功能，即在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或差錯時，具有系統(tǒng)容錯功能，即在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或差錯時，仍能保證系統(tǒng)正常運行；仍能保證系統(tǒng)正常運行； n 提供了數(shù)據(jù)的一致性功能；提供了數(shù)據(jù)的一致性功能；n 提供了文件加密、文件壓縮等功能提供了文件加密、文件壓縮等功能。6.3.3 FAT和和NTFS技術技術nNTFSn磁盤組織磁

58、盤組織n以簇作為磁盤空間分配和回收的基本單位。以簇作為磁盤空間分配和回收的基本單位。n一個文件占用若干個簇，一個簇只屬于一個文件。一個文件占用若干個簇，一個簇只屬于一個文件。n通過簇來間接管理磁盤，可以不需要知道盤塊通過簇來間接管理磁盤，可以不需要知道盤塊(扇區(qū)扇區(qū))的大小，使的大小，使NTFS具有了與磁盤物理扇區(qū)大小無關具有了與磁盤物理扇區(qū)大小無關的獨立性，很容易支持扇區(qū)大小不是的獨立性，很容易支持扇區(qū)大小不是512字節(jié)的非字節(jié)的非標準磁盤，從而可以根據(jù)不同的磁盤選擇匹配的簇標準磁盤，從而可以根據(jù)不同的磁盤選擇匹配的簇大小。大小。6.3.3 FAT和和NTFS技術技術nNTFSn卷因子卷因子

59、n卷中簇的大小。在磁盤格式化時確定的，一個簇包含卷中簇的大小。在磁盤格式化時確定的，一個簇包含2n(n為整數(shù)為整數(shù))個盤塊。個盤塊。n簇的大小可由格式化命令或格式化程序按磁盤容量和簇的大小可由格式化命令或格式化程序按磁盤容量和應用需求來確定，可以為應用需求來確定，可以為512 B、1 KB、2 KB，最，最大可達大可達64 KB。對于小磁盤。對于小磁盤(512 MB)，默認簇大小為，默認簇大小為512字節(jié)；對于字節(jié)；對于1 GB磁盤，默認簇大小為磁盤，默認簇大小為1 KB；對于；對于2 GB磁盤，則默認簇大小為磁盤，則默認簇大小為4 KB。事實上，為了在傳輸。事實上，為了在傳輸效率和簇內(nèi)碎片之

60、間進行折中，效率和簇內(nèi)碎片之間進行折中，NTFS在大多數(shù)情況下在大多數(shù)情況下都是使用都是使用4 KB。6.3.3 FAT和和NTFS技術技術nNTFSn簇的定位：簇的定位：n邏輯簇號邏輯簇號LCN(Logical Cluster Number)：以卷為單：以卷為單位，將整個卷中所有的簇按順序進行簡單的編號。位，將整個卷中所有的簇按順序進行簡單的編號。n地址映射過程：通過卷因子與地址映射過程：通過卷因子與LCN的乘積，便可算的乘積，便可算出卷上的物理字節(jié)偏移量，從而得到文件數(shù)據(jù)所在出卷上的物理字節(jié)偏移量，從而得到文件數(shù)據(jù)所在的物理磁盤地址。的物理磁盤地址。n虛擬簇號虛擬簇號VCN(Virtual