文件管理-第四篇

第六章文件管理操作系統(tǒng)1/31/20231第六章文件管理文件和文件系統(tǒng)文件的邏輯結(jié)構(gòu)外存分配方式目錄管理文件存儲(chǔ)空間的管理文件共享與文件保護(hù)數(shù)據(jù)一致性控制1/31/20232目錄管理實(shí)現(xiàn)“按名存取”文件系統(tǒng)最基本的功能提高對(duì)目錄的檢索速度加快目錄檢索速度，從而提高文件存取速度文件共享一份文件副本供不同用戶(hù)使用允許文件重名允許不同用戶(hù)對(duì)不同文件取相同的名字1/31/20233目錄管理文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)目錄結(jié)構(gòu)目錄查詢(xún)技術(shù)1/31/20234文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)文件控制塊（FCB）是用于描述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)文件管理程序可借助FCB中的信息對(duì)文件施以各種操作文件控制塊的有序集合稱(chēng)為文件目錄，即一個(gè)文件控制塊就是一個(gè)文件目錄項(xiàng)通常，一個(gè)文件目錄本身也被看作是一個(gè)文件，稱(chēng)為目錄文件1/31/20235文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)文件控制塊中的信息基本信息類(lèi)文件名文件的物理位置文件的邏輯結(jié)構(gòu)文件的物理結(jié)構(gòu)文件控制信息類(lèi)文件擁有者權(quán)限核準(zhǔn)用戶(hù)權(quán)限一般用戶(hù)權(quán)限使用信息類(lèi)文件建立日期文件修改日期1/31/20236文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)MS-DOS的文件控制塊文件控制塊(FCB)包含的信息：圖6-14示出了MS-DOS中的文件控制塊，其中含有文件名、文件所在的第一個(gè)盤(pán)塊號(hào)、文件屬性、文件建立日期和時(shí)間及文件長(zhǎng)度等。FCB的長(zhǎng)度為32個(gè)字節(jié)，對(duì)360KB的軟盤(pán)，總共可包含112個(gè)FCB，共占4KB的存儲(chǔ)空間。1/31/20237文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)索引結(jié)點(diǎn)索引結(jié)點(diǎn)的引入文件目錄通常放在磁盤(pán)上，當(dāng)文件很多時(shí)，占用大量磁盤(pán)空間檢索文件過(guò)程中，只需使用文件名，而不用其他信息將文件描述信息單獨(dú)形成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為索引結(jié)點(diǎn)，也稱(chēng)為i結(jié)點(diǎn)在文件目錄中的每個(gè)目錄項(xiàng)，僅包含文件名和指向索引結(jié)點(diǎn)的指針引入索引結(jié)點(diǎn)后，使文件的目錄項(xiàng)更小，占用磁盤(pán)空間少，檢索速度加快1/31/20238文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)UNIX的文件目錄文件名索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)文件名1文件名214B2B1/31/20239文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)若每個(gè)FCB為64B，盤(pán)塊大小為1KB，則每盤(pán)塊可存放16個(gè)FCB，若某文件系統(tǒng)有640個(gè)FCB，需占用40個(gè)盤(pán)塊若按前述方法只存文件名和索引節(jié)點(diǎn)號(hào)，每個(gè)目目錄項(xiàng)占16B，每盤(pán)塊可存64個(gè)目錄項(xiàng)，640個(gè)FCB只占10個(gè)盤(pán)塊，查找目錄時(shí)間大大縮短1/31/202310文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)磁盤(pán)索引結(jié)點(diǎn)：存放在磁盤(pán)文件主標(biāo)識(shí)符文件類(lèi)型文件存取權(quán)限文件物理地址：13個(gè)地址項(xiàng)文件長(zhǎng)度文件連接計(jì)數(shù)：共享文件存取時(shí)間1/31/2023112)磁盤(pán)索引結(jié)點(diǎn)每個(gè)文件有惟一的磁盤(pán)索引結(jié)點(diǎn)，它主要包括以下內(nèi)容：①文件主標(biāo)識(shí)符：擁有該文件的個(gè)人或小組的標(biāo)識(shí)符。②文件類(lèi)型：包括正規(guī)文件、目錄文件、或特別文件。③文件存取權(quán)限：指?jìng)€(gè)類(lèi)用戶(hù)對(duì)文件的存取權(quán)限。④文件物理地址：每個(gè)索引結(jié)點(diǎn)中含有13個(gè)地址項(xiàng)。⑤文件長(zhǎng)度：指以字節(jié)為單位的文件長(zhǎng)度。⑥文件連接計(jì)數(shù)：表明在本文件系統(tǒng)中，所有指向該文件名的指針計(jì)數(shù)。⑦文件存取時(shí)間：指出本文件最近被進(jìn)程存取的時(shí)間，最近被修改的時(shí)間及索引結(jié)點(diǎn)最近被修改的時(shí)間。1/31/202312文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)：存放在內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)狀態(tài)：指示i結(jié)點(diǎn)是否上鎖或被修改訪(fǎng)問(wèn)計(jì)數(shù)：進(jìn)程訪(fǎng)問(wèn)此i結(jié)點(diǎn)數(shù)文件所屬文件系統(tǒng)的邏輯設(shè)備號(hào)鏈接指針：設(shè)置有分別指向空閑鏈表和散列隊(duì)列的指針1/31/2023133)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)

存放在內(nèi)存中的索引結(jié)點(diǎn)，當(dāng)文件被打開(kāi)時(shí)，要將磁盤(pán)索引結(jié)點(diǎn)拷貝到內(nèi)存的索引結(jié)點(diǎn)中，便于以后使用。在內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)中，增加了以下內(nèi)容：(1)索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)。用于標(biāo)識(shí)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)。(2)狀態(tài)。指示i結(jié)點(diǎn)是否上鎖或被修改。(3)訪(fǎng)問(wèn)計(jì)數(shù)。每當(dāng)有一進(jìn)程要訪(fǎng)問(wèn)此i結(jié)點(diǎn)時(shí)，將該訪(fǎng)問(wèn)計(jì)數(shù)加1，訪(fǎng)問(wèn)完再減1。(4)文件所屬文件系統(tǒng)的邏輯設(shè)備號(hào)。(5)鏈接指針。設(shè)置有分別指向空閑鏈表和散列隊(duì)列的指針。

1/31/202314目錄管理文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)目錄結(jié)構(gòu)目錄查詢(xún)技術(shù)1/31/202315目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)只建立一張目錄表，每個(gè)文件占一個(gè)目錄項(xiàng)文件名物理地址文件說(shuō)明狀態(tài)位文件名1文件名2…單級(jí)目錄1/31/202316目錄項(xiàng)例1/31/202317目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單能實(shí)現(xiàn)按名存取單級(jí)目錄缺點(diǎn)查找速度慢不允許重名不便于實(shí)現(xiàn)文件共享單級(jí)目錄只實(shí)現(xiàn)了目錄管理的第一項(xiàng)功能，即“按名存取”1/31/202318目錄結(jié)構(gòu)兩級(jí)目錄為每個(gè)用戶(hù)建立一個(gè)單獨(dú)的用戶(hù)文件目錄UFD(UserFileDirectory)，由用戶(hù)所有文件的FCB組成在系統(tǒng)中建立主文件目錄MFD（MasterFileDirectory），每個(gè)用戶(hù)目錄文件在主文件目錄中占一個(gè)目錄項(xiàng)1/31/202319目錄結(jié)構(gòu)1/31/202320目錄結(jié)構(gòu)兩級(jí)目錄的優(yōu)點(diǎn)提高了檢索目錄的速度在不同的用戶(hù)目錄中，可以使用相同的文件名不同用戶(hù)還可使用不同的文件名來(lái)訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)中的同一個(gè)共享文件1/31/202321目錄結(jié)構(gòu)目錄文件：由文件的目錄項(xiàng)組成的文件多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)又稱(chēng)為樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)主目錄稱(chēng)為根目錄，數(shù)據(jù)文件稱(chēng)為樹(shù)葉，其他目錄作為樹(shù)的結(jié)點(diǎn)為提高文件系統(tǒng)的靈活性，允許一個(gè)目錄文件中的目錄項(xiàng)既作為目錄文件的FCB，又是數(shù)據(jù)文件的FCB根據(jù)這個(gè)遞歸定義就形成了一個(gè)倒立的樹(shù)的結(jié)構(gòu)。對(duì)于一棵樹(shù)，它有一個(gè)樹(shù)根（只有一個(gè)，根目錄），在樹(shù)根上可以長(zhǎng)樹(shù)葉（一般文件），也可以長(zhǎng)樹(shù)枝（子目錄文件）；對(duì)于每個(gè)樹(shù)技又可以長(zhǎng)樹(shù)枝，也可以長(zhǎng)樹(shù)葉1/31/202322目錄結(jié)構(gòu)1/31/2023231/31/202324目錄結(jié)構(gòu)路徑名在樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)中，從根目錄到任何數(shù)據(jù)文件，都只有一條惟一的通路。在該路徑上從樹(shù)的根(即主目錄)開(kāi)始，把全部目錄文件名與數(shù)據(jù)文件名，依次地用“/”（或“\”）連接起來(lái)，即構(gòu)成該數(shù)據(jù)文件的路徑名(pathname)系統(tǒng)中的每一個(gè)文件都有惟一的路徑名DOSWINDOWS系統(tǒng)中文件路徑名\A\R\T\B\IU\I\D\B\PUNIX系統(tǒng)中文件路徑名/A/R/T/B/IU/I/D/B/P1/31/2023251/31/202326

(2)路徑名。在樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)中，從根目錄到任何數(shù)據(jù)文件，都只有一條惟一的通路。在該路徑上從樹(shù)的根(即主目錄)開(kāi)始，把全部目錄文件名與數(shù)據(jù)文件名，依次地用“/”連接起來(lái)，即構(gòu)成該數(shù)據(jù)文件的路徑名(pathname)。系統(tǒng)中的每一個(gè)文件都有惟一的路徑名。

例如，在圖6-18中用戶(hù)B為訪(fǎng)問(wèn)文件J，應(yīng)使用其路徑名/B/F/J來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。

1/31/202327目錄結(jié)構(gòu)當(dāng)前目錄為每個(gè)進(jìn)程設(shè)置一個(gè)“當(dāng)前目錄”，又稱(chēng)為“工作目錄”。進(jìn)程對(duì)各文件的訪(fǎng)問(wèn)都相對(duì)于“當(dāng)前目錄”而進(jìn)行把從當(dāng)前目錄開(kāi)始直到數(shù)據(jù)文件為止所構(gòu)成的路徑名，稱(chēng)為相對(duì)路徑名(relativepathname)把從樹(shù)根開(kāi)始的路徑名稱(chēng)為絕對(duì)路徑名(absolutepathname)1/31/202328

(3)當(dāng)前目錄(CurrentDirectory)。

當(dāng)一個(gè)文件系統(tǒng)含有許多級(jí)時(shí)，每訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)文件，都要使用從樹(shù)根開(kāi)始直到樹(shù)葉(數(shù)據(jù)文件)為止的、包括各中間結(jié)點(diǎn)(目錄)名的全路徑名。同時(shí)由于一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)所訪(fǎng)問(wèn)的文件，大多僅局限于某個(gè)范圍，因而非常不便?；谶@一點(diǎn)，可為每個(gè)進(jìn)程設(shè)置一個(gè)“當(dāng)前目錄”，又稱(chēng)為“工作目錄”。進(jìn)程對(duì)各文件的訪(fǎng)問(wèn)都相對(duì)于“當(dāng)前目錄”而進(jìn)行。此時(shí)各文件所使用的路徑名，只需從當(dāng)前目錄開(kāi)始，逐級(jí)經(jīng)過(guò)中間的目錄文件，最后到達(dá)要訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)文件。把這一路徑上的全部目錄文件名與數(shù)據(jù)文件名用“/”連接形成路徑名。如用戶(hù)B的當(dāng)前目錄是F，則此時(shí)文件J的相對(duì)路徑名僅是J本身。這樣，把從當(dāng)前目錄開(kāi)始直到數(shù)據(jù)文件為止所構(gòu)成的路徑名，稱(chēng)為相對(duì)路徑名(relativepathname)；而把從樹(shù)根開(kāi)始的路徑名稱(chēng)為絕對(duì)路徑名(absolutepathname)。

1/31/202329目錄結(jié)構(gòu)增加和刪除目錄不刪除非空目錄當(dāng)目錄(文件)不空時(shí)，不能將其刪除，而為了刪除一個(gè)非空目錄，必須先刪除目錄中的所有文件，使之先成為空目錄，后再予以刪除可刪除非空目錄當(dāng)要?jiǎng)h除一目錄時(shí)，如果在該目錄中還包含有文件，則目錄中的所有文件和子目錄也同時(shí)被刪除1/31/202330目錄管理文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)目錄結(jié)構(gòu)目錄查詢(xún)技術(shù)1/31/202331目錄查詢(xún)技術(shù)線(xiàn)性檢索法查找/usr/ast/mbox的步驟1/31/202332目錄查詢(xún)技術(shù)Hash法系統(tǒng)利用用戶(hù)提供的文件名并將它變換為文件目錄的索引值，再利用該索引值到目錄中去查找Hash法中的沖突處理方法

在利用Hash法索引查找目錄時(shí)，如果目錄表中相應(yīng)的目錄項(xiàng)是空的，則表示系統(tǒng)中并無(wú)指定文件如果目錄項(xiàng)中的文件名與指定文件名相匹配，則表示該