第7章 文件管理

12023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.1文件和文件系統(tǒng)7.2文件的邏輯結構7.3文件目錄7.4文件共享7.5文件保護

文件管理的主要任務是對用戶文件和系統(tǒng)文件進行管理，以方便用戶使用，并保證文件的安全性第7章文件管理22023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.1文件和文件系統(tǒng)7.1.1文件、記錄和數(shù)據(jù)項7.1.2文件名和類型7.1.3文件系統(tǒng)的層次結構7.1.4文件操作32023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.1.1文件、記錄和數(shù)據(jù)項文件：是指具有文件名的若干相關元素的集合?；谖募到y(tǒng)的概念，可以把數(shù)據(jù)組成分為數(shù)據(jù)項、記錄和文件三級。記錄記錄……...記錄……...記錄編號：01……i……n-1讀寫指針42023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院文件、記錄和數(shù)據(jù)項之間的關系文件記錄1記錄2…記錄n數(shù)據(jù)項1數(shù)據(jù)項2…數(shù)據(jù)項n52023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院按用途分類：系統(tǒng)文件、用戶文件和庫文件。按文件中數(shù)據(jù)的形式分類：源文件、目標文件和可執(zhí)行文件。按存取控制屬性分類：只執(zhí)行文件、只讀文件和讀寫文件。按組織形式和處理方式：普通、目錄、特殊文件按文件的邏輯結構分類：有結構文件（記錄式文件）、無結構文件（流式文件）按文件的物理結構分類：順序文件、鏈接文件、索引文件7.1.2文件名和類型62023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.1.3文件系統(tǒng)的層次結構文件系統(tǒng)：是指OS中與文件管理有關的那部分軟件以及被它們管理的文件和文件屬性的集合。從系統(tǒng)的角度看：是一個負責文件存儲空間管理的機構。從用戶的角度看：是用戶在計算機上存儲信息、使用信息的接口；實現(xiàn)“按名存取”72023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.1.3文件系統(tǒng)的層次結構文件系統(tǒng)接口對對象操縱和管理的軟件集合對象及其屬性用戶（程序）文件系統(tǒng)模型

文件系統(tǒng)模型分為三個層次，最底層是對象及其屬性；中間層是對對象進行操縱和管理的軟件集合；最高層是文件系統(tǒng)提供給用戶的接口82023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院最基本的文件操作創(chuàng)建文件——先分配空間，然后在文件系統(tǒng)的目錄中建立記錄文件屬性的目錄項。刪除文件——找到要刪除文件的目錄項并清空，回收存儲空間。讀文件——找到文件目錄項，以確定文件在外存的位置。用讀指針操作。寫文件——先查找目錄項，再利用寫指針操作。截斷文件——將無用文件長度置為0，有別于刪除文件。設置文件的讀/寫位置——用于設置文件讀/寫指針的位置，而不是每次都從文件始端讀寫。92023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院例題1用戶在刪除某文件的過程中，操作系統(tǒng)不可能執(zhí)行的操作是（）刪除此文件所在的目錄刪除與此文件關聯(lián)的目錄項刪除與此文件對應的文件控制塊釋放與此文件關聯(lián)的內(nèi)存級緩沖區(qū)A102023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.2文件的邏輯結構7.2.1文件邏輯結構的類型7.2.2順序文件7.2.3記錄尋址7.2.4索引文件7.2.5索引順序文件7.2.6直接文件和哈希文件112023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.2.1文件邏輯結構的類型可以分為兩大類有結構文件，是指由一個以上的記錄構成的文件，故又把它稱為記錄式文件。無結構文件，這是指由字符流構成的文件，故又稱為是流式文件。122023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院(a)定長度記錄(b)變長度記錄有結構文件根據(jù)記錄的長度可分為定長記錄文件和不定長記錄文件。定長記錄：文件中所有的記錄長度是相同的。具有相同的數(shù)據(jù)項順序和長度。變長紀錄：指文件中的各記錄長度不相同。132023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院有結構文件根據(jù)記錄的組織方式分為下列文件：（1）順序文件。由一系列記錄按某種順序排列所形成的文件。（2）索引文件。當記錄可變長時，通常為之建立一張索引表，并為每個記錄設置一個表項以加快對記錄檢索的速度。（3）索引順序文件。上述兩種方式的結合。為文件建立一張索引表，為每一組記錄中的第一個記錄設置一個表項。142023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院無結構文件流式文件，其長度以字節(jié)為單位。對流式文件的訪問，則是采用讀寫指針來指出下一個要訪問的字符?？梢园蚜魇轿募醋魇怯涗浳募囊粋€特例。流式文件就像一張白紙，用戶可將它的信息任意的寫到紙上，沒有任何格式的限制。記錄式文件像一張表格，用戶要按表規(guī)定的格式填信息。152023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.2.2順序文件邏輯記錄的排序

文件是記錄的集合。文件中的記錄可以是任意順序的，因此，它可以按照各種不同的順序進行排列。一般可歸為以下兩種情況：（1）串結構：各記錄按存入的先后次序進行排列。（2）順序結構：文件中的所有記錄按關鍵字排列。順序結構的檢索效率更高。162023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.2.2順序文件順序文件的優(yōu)缺點優(yōu)點：順序文件的最佳應用場合是在對諸記錄進行批量存取時，即每次操作一大批記錄。缺點：（1）在交互應用的場合，如果進程需要按關鍵字操作某個記錄，性能就可能很差。（2）如想增加或刪除一個記錄都比較困難。

172023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院對順序文件的讀/寫操作

順序文件的記錄可以是定長的，也可以是變長的。對于定長記錄的順序文件，如果已知當前記錄的邏輯地址，便很容易確定下一個記錄的邏輯地址。例如：讀：Rptr=Rptr+L

寫：Wptr=Wptr+L7.2.3記錄尋址對于變長記錄的順序文件，在順序讀或寫時的情況相似，但應分別為它們設置讀或寫指針，在每次讀或寫完一個記錄后，須將指針加上Li。（Li是剛操作完的記錄的長度）。182023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院隱式尋址顯式尋址192023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.2.4索引文件……Mii……M11M00指針ptr長度索引號Ri……R1R0索引表邏輯文件202023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.2.5索引順序文件

鍵值邏輯地址AnQiBaoRongChenLinBaoRongAnKangAnQi其他屬性

姓名索引文件順序文件212023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.2.6直接文件和哈希文件直接文件

可根據(jù)給定的記錄鍵值，直接獲得指定記錄的物理地址。組織直接文件的關鍵，在于用什么方法進行從記錄鍵值到物理地址的轉換。哈希（Hash）文件

它利用Hash函數(shù)，可將記錄鍵值轉換為相應記錄的地址。但為了能實現(xiàn)文件存儲空間的動態(tài)分配，通常由Hash函數(shù)所求得的并非是相應記錄的地址，而是指向一目錄表相應表目的指針，該表目的內(nèi)容指向相應記錄所在的物理塊。222023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院Hash文件的邏輯結構若令K為記錄鍵值，用A作為通過Hash函數(shù)轉換所形成的該記錄在目錄表中對應表目的位置，則有關系A=H(K)。通常把Hash函數(shù)作為標準函數(shù)存于系統(tǒng)中，供存取文件時調用。f鍵值Hash函數(shù)目錄表232023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院目錄管理的要求:實現(xiàn)“按名存取”提高對目錄的檢索速度文件共享允許文件重名7.3目錄管理7.3.1文件控制塊和索引結點7.3.2目錄結構7.3.3目錄查詢技術242023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.3.1文件控制塊和索引結點文件控制塊（FCB）：用于描述和控制文件的數(shù)據(jù)結構文件與文件控制塊一一對應文件目錄：文件控制塊的有序集合目錄文件:目錄通常以文件的方式存放在外存上，稱為目錄文件。252023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院文件控制塊（1）

基本信息類。包括文件名，文件物理位置，文件邏輯結構，文件的物理結構。（2）

存取控制信息類。包括文件主的存取權限，核準用戶的存取權限和一般用戶的存取權限。（3）

使用信息類。包括文件的建立日期和時間、文件上次修改的日期和時間及當前使用信息。262023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院索引結點索引結點的引入-便于快速檢索文件目錄！文件名索引結點編號文件名1n1文件名2n2......UNIX的文件目錄272023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院磁盤索引結點存放在磁盤上的索引結點。每個文件有唯一的一個磁盤索引結點，主要包括以下內(nèi)容：（1）文件主標識符（5）文件長度（2）文件類型（6）

文件連接計數(shù)（3）文件存取權限（7）文件存取時間（4）文件物理地址282023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院內(nèi)存索引結點放在內(nèi)存中的索引結點。當文件被打開后，將磁盤索引結點拷貝到內(nèi)存索引結點中。比磁盤索引結點又增加了以下內(nèi)容：（1）索引結點編號（2）狀態(tài)（3）訪問計數(shù)（4）文件所屬文件系統(tǒng)的邏輯設備號（5）鏈接指針292023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.3.2簡單的文件目錄單級目錄兩級目錄多級目錄302023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院單級目錄結構（Single-LevelDirectory）文件名物理地址文件說明狀態(tài)位文件名1文件名2……優(yōu)點：簡單且能實現(xiàn)目錄管理的基本功能－按名存取缺點：查找速度慢、限制了用戶對文件的命名、不便于實現(xiàn)文件共享312023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院兩級目錄結構（Two-LevelDirectory

）FCB1FCB2FCB1FCB2322023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院兩級目錄結構（Two-LevelDirectory

）基本克服了單級目錄的缺點，并具有以下優(yōu)點：提高了檢索目錄的速度；在不同的目錄中可以有相同的文件名；不同用戶還可以使用不同的文件名來訪問系統(tǒng)中的同一個共享文件。存在的問題是各用戶之間被完全隔離了，無法進行合作。332023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院樹型/多級目錄結構342023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院樹型/多級目錄結構多級目錄結構目錄結構:主目錄、數(shù)據(jù)文件、其它目錄路徑名：每個文件都有唯一的路徑名當前目錄（或工作目錄）增加和刪除目錄在兩級目錄結構中，不提供用戶建立子目錄的手段，在樹型目錄結構中，用戶可為自己建立UFD，并可創(chuàng)建子目錄，也可刪除目錄，分為：不刪除非空目錄、可刪除非空目錄352023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院例題2設置當前工作目錄的主要目的是（）A.

節(jié)省外存空間B.節(jié)省內(nèi)存口空間C.

加快文件的檢索速度D.加快文件的讀寫速度C362023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.3.4目錄查詢技術

當用戶要訪問一個已存在文件時，系統(tǒng)首先利用用戶提供的文件名對目錄進行查詢，只要找到對應的FCB或索引點，便可找到具體的文件并對之進行相應的操作。目前對目錄進行查詢的方式有兩種：線性檢索法——順序檢索法Hash方法372023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院線性檢索法

查找/usr/ast/mbox的步驟382023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院Hash法因用Hash方法可能會產(chǎn)生沖突，檢索的三種情況如下：（1）如果目錄表中相應的目錄項是空的，則表示系統(tǒng)無指定文件。（2）如果目錄項中的文件名與指定文件名匹配，則表示找到指定文件。（3）如果目錄項中的文件名與指定文件名不匹配，則表示發(fā)生了“沖突”，需用解決沖突的方法處理。例題3從下面關于目錄檢索的論述中，選出一條正確的論述（）A.由于Hash法具有較快的檢索速度，故現(xiàn)代操作系統(tǒng)中都用它來替代傳統(tǒng)的順序檢索方法B.在利用順序檢索法時，對樹形目錄應采用文件的路徑名，且應從根目錄開始逐級檢索C.在利用順序檢索法時，只要路徑名的一個分量名未找到，并應停止查找D.在順序檢索法時的查找完成后，即可得到文件的物理地址C402023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.4文件共享7.4.1基于有向無循環(huán)圖實現(xiàn)文件共享

7.4.2利用符號鏈實現(xiàn)文件共享412023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.4.1基于有向無循環(huán)圖實現(xiàn)文件共享

有向無循環(huán)圖DAG（DirectedAcyclicGrap）利用索引結點422023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院Testr

Wang用戶文件目錄Tests

Lee用戶文件目錄Count=2文件物理地址等信息索引結點Test基于索引結點的共享方式432023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院442023/1/31阜陽師范學院計算機與信息學院7.4.2利用符號鏈實現(xiàn)文件共享共享某文件時，創(chuàng)建一新文件，并加到用戶目錄中；該文件僅包含被鏈接文件的路徑名，稱該鏈接方法為符號鏈接；該方式中，只有文件主才擁有指向其索引結