操作系統(tǒng)課件：文件管理2

文件目錄管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的文件種類繁多，數(shù)量龐大，為了有效地管理這些文件，方便用戶查找所需的文件，應(yīng)對(duì)它們加以適當(dāng)?shù)慕M織。文件的組織可以通過(guò)目錄來(lái)實(shí)現(xiàn)。8.4.1文件目錄從文件管理的角度看，文件由文件說(shuō)明和文件體兩部分組成。文件體即文件本身，而文件說(shuō)明是保存文件屬性信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，又稱為文件控制塊。文件控制塊（filecontrolblock）包含的具體內(nèi)容因操作系統(tǒng)而異，但至少應(yīng)包括以下信息：文件控制塊的內(nèi)容文件名：標(biāo)識(shí)一個(gè)文件的符號(hào)名。文件類型：如文本文件。文件結(jié)構(gòu)：說(shuō)明文件的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。文件的物理位置：指示文件在外存上的存儲(chǔ)位置。包括設(shè)備名、存儲(chǔ)地址及文件長(zhǎng)度等。存取控制信息：指示文件的存取權(quán)限。管理信息：包括文件建立的日期及時(shí)間、上次存取日期及時(shí)間、當(dāng)前文件使用狀態(tài)信息。文件目錄及目錄文件目錄（directory）：文件控制塊的集合。即文件控制塊是一個(gè)目錄項(xiàng)。目錄文件：文件的內(nèi)容為目錄信息。目錄具有的功能實(shí)現(xiàn)“按名存取”：用戶只需提供文件名就可以對(duì)文件進(jìn)行操作。這是目錄管理的最基本功能。提高檢索速度允許文件同名：不同目錄下的文件可以使用相同名字。允許文件共享DOS的文件控制塊文件名及擴(kuò)展名占11字節(jié)；屬性占1字節(jié)，包括只讀、隱藏、系統(tǒng)、卷標(biāo)、子目錄及歸檔；上次存取時(shí)間及日期各占2個(gè)字節(jié)；文件起始簇號(hào)占2個(gè)字節(jié)；文件長(zhǎng)度占4個(gè)字節(jié)。FCB的長(zhǎng)度為32字節(jié)。文件名擴(kuò)展名文件屬性備用上次訪問(wèn)時(shí)間上次訪問(wèn)日期文件起始簇號(hào)文件長(zhǎng)度目錄結(jié)構(gòu)常用的文件目錄結(jié)構(gòu)有：?jiǎn)渭?jí)目錄結(jié)構(gòu)二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)圖形目錄結(jié)構(gòu)8.4.2單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)（Single-LevelDirectoryStructure）又稱一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，整個(gè)文件系統(tǒng)只建立一張目錄表，每個(gè)文件占據(jù)其中的一個(gè)表目。文件名物理地址文件其他屬性信息AbcReportshang┆單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的操作建立新文件時(shí)，首先應(yīng)確定該文件名在目錄中是否惟一，若惟一則找出一個(gè)空表目，將新文件的相關(guān)信息填入其中。刪除文件時(shí)，先從目錄表中找到文件的目錄項(xiàng)，從中找到該文件的物理地址，對(duì)其占用空間進(jìn)行回收，然后再清除其所占用的目錄項(xiàng)。單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)特點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)，管理簡(jiǎn)單；但當(dāng)系統(tǒng)中文件數(shù)增多時(shí)，查找時(shí)間較長(zhǎng)，易發(fā)生重名問(wèn)題。8.4.3二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)（Two-levelDirectoryStructure）將文件目錄分成：主文件目錄（masterfiledirectory）：記錄用戶名及相應(yīng)用戶文件目錄所在的存儲(chǔ)位置。用戶文件目錄（userfiledirectory）：記錄該用戶文件的有關(guān)信息。二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)示意圖主目錄（MFD）Wang…Gao…┆Wang的文件目錄（UFD）Alpha…Beta…┆Gao的文件目錄（UFD）Test…Misx…Alpha…┆AlphaBetaTestMisxAlpha二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的操作當(dāng)用戶想建立文件時(shí)，如果是新用戶，則系統(tǒng)為其在主目錄中分配一個(gè)表目，并為其分配存放用戶文件目錄的存儲(chǔ)空間。同時(shí)在用戶文件目錄中為新文件分配一個(gè)表目，并在表目中填入有關(guān)信息。文件刪除時(shí)，只須在用戶文件目錄中刪除該文件的目錄項(xiàng)。如果刪除后該用戶目錄表為空，則表明該用戶已脫離了系統(tǒng)，從而可以將主文件目錄表中該用戶的對(duì)應(yīng)項(xiàng)刪除。二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)二級(jí)目錄可以解決文件重名問(wèn)題，并可獲得較高的查找速度；但二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)缺乏靈活性，特別是無(wú)法反映真實(shí)世界復(fù)雜的文件組織形式。8.4.4多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)是二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)層次關(guān)系的推廣，也稱為樹型目錄結(jié)構(gòu)（Tree-structuredDirectoriesStructure）。在多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)中，第一級(jí)目錄稱為根目錄（樹根），目錄樹中的非葉節(jié)點(diǎn)均為目錄文件（又稱子目錄），葉結(jié)點(diǎn)為文件。多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)示意圖ABC根目錄1ABD2FED3GA4AC567891011JNK12IMK13AHF14151621221819202317文件路徑名路徑名（PathName）：是一個(gè)字符串，該字符串由從根目錄出發(fā)到所找文件的通路上所有各級(jí)子目錄名和該文件名用分隔符連接起來(lái)構(gòu)成。從根目錄出發(fā)的路徑稱為絕對(duì)路徑（absolutepath）。當(dāng)前目錄currentdirectory當(dāng)目錄層次較多時(shí)，每次從根目錄開始查找文件很費(fèi)時(shí)間，為此引入了當(dāng)前目錄。由用戶在一定時(shí)間內(nèi)指定某個(gè)目錄為當(dāng)前目錄，或稱工作目錄。進(jìn)程對(duì)各文件的訪問(wèn)相對(duì)于當(dāng)前目錄進(jìn)行，此時(shí)文件使用的路徑名為相對(duì)路徑（relativepath），它由從當(dāng)前目錄出發(fā)到所找文件的通路上的所有目錄名與數(shù)據(jù)文件名用分隔符連接起來(lái)而形成。絕對(duì)路徑和相對(duì)路徑例文件15的絕對(duì)路徑：/B/F/J。若當(dāng)前目錄為/B/F，文件15的相對(duì)路徑為：JABC根目錄1ABD2FED3GA4AC567891011JNK12IMK13AHF14151621221819202317兩個(gè)特殊目錄有兩個(gè)特殊目錄：“..”：表示給定目錄的父目錄“.”：表示當(dāng)前目錄8.4.5圖形目錄結(jié)構(gòu)樹型目錄結(jié)構(gòu)的自然推廣就是圖形目錄結(jié)構(gòu)（GraphDirectory）。它允許一個(gè)文件或目錄出現(xiàn)在多個(gè)父目錄中。在UNIX中這種結(jié)構(gòu)稱為鏈接。ABC根目錄1ABD2FED3GA4AC567891011JNK12IMK13AHF1415162021171819ba8.4.6目錄查詢技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)按名存取，系統(tǒng)先利用文件名檢索文件目錄，以找到該文件的屬性信息，然后根據(jù)屬性信息找到該文件的物理地址，進(jìn)而對(duì)文件進(jìn)行讀寫操作。目前對(duì)目錄進(jìn)行查詢的方式主要有兩種：線性檢索法和hash法線性檢索法線性檢索法又稱順序檢索法，是檢索目錄的最簡(jiǎn)單方法。使用線性檢索時(shí)，先取出路徑名的中的第一個(gè)分量，到當(dāng)前目錄或根目錄中找到對(duì)應(yīng)項(xiàng)，然后讀入子目錄內(nèi)容，在其中找第二個(gè)路徑名分量，以此類推，直到找到匹配文件或查找失敗為止線性檢索法簡(jiǎn)單易行，但速度較慢。很多操作系統(tǒng)使用軟件緩沖來(lái)存放最近使用過(guò)的目錄信息，以改善性能查找/usr/ast/mbox文件的步驟根目錄1·1··4bin7dev14lib9etc6usr8tmp結(jié)點(diǎn)6是/usr目錄132132號(hào)盤塊是/usr目錄的內(nèi)容6·1··19dick30erik51jim26ast45bal結(jié)點(diǎn)26是/usr/ast目錄496496號(hào)盤塊是/usr/ast目錄的內(nèi)容26·6··64grants92books60mbox81minik17srcHash方法采用hash方法時(shí)，除使用線性表存放目錄項(xiàng)外，還使用哈希表來(lái)進(jìn)行檢索。哈希表根據(jù)文件名來(lái)散列目錄項(xiàng)，且散列表的表項(xiàng)中含有指向線性表中文件名的指針。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是減少了查詢時(shí)間，但其實(shí)現(xiàn)困難在于如何固定表的大小和確定散列函數(shù)。8.5文件共享及管理的安全性文件共享是指不同用戶可以共同使用某文件。文件共享的動(dòng)機(jī)是：用戶合作減少磁盤空間的開銷減少文件的不一致性共享語(yǔ)義：是文件系統(tǒng)對(duì)共享文件或目錄沖突訪問(wèn)的處理方法。不同共享語(yǔ)義定義了對(duì)緩存一致性問(wèn)題的不同解決方案。8.5.1文件共享早期實(shí)現(xiàn)文件共享的方法有三種：繞道法鏈接法基本文件目錄表繞道法繞道法要求每個(gè)用戶在當(dāng)前目錄下工作，用戶對(duì)所有文件的訪問(wèn)都相對(duì)于當(dāng)前目錄進(jìn)行。用戶使用相對(duì)路徑訪問(wèn)文件。當(dāng)訪問(wèn)文件不在當(dāng)前目錄下時(shí)，用戶應(yīng)從當(dāng)前目錄出發(fā)向上返回到與所要共享文件所在路徑的交叉點(diǎn)，再順序向下訪問(wèn)到共享文件。因繞道法要繞彎路訪問(wèn)多級(jí)目錄，從而其搜索效率不高。鏈接法鏈接法將一個(gè)目錄中的鏈指針直接指向被共享文件所在的目錄。采用鏈接法實(shí)現(xiàn)文件共享時(shí)，應(yīng)在文件說(shuō)明中增加“連訪屬性”和“用戶計(jì)數(shù)”兩項(xiàng)。前者說(shuō)明文件物理地址是指向文件還是指向共享文件的目錄，后者說(shuō)明共享文件的用戶數(shù)目。若要?jiǎng)h除一個(gè)共享文件，必須判別是否有多個(gè)用戶共享該文件，若有則只做減1操作，否則才真正刪除此共享文件。鏈接示意圖—虛線表示鏈接ABC根目錄1ABD2FED3GA4AC567891011JNK12IMK13AHF1415162021171819ba基本文件目錄表法基本文件目錄表法把所有文件目錄的內(nèi)容分成兩部分：基本文件目錄表（BFD）：由文件的屬性信息及內(nèi)部標(biāo)識(shí)符組成。符號(hào)文件目錄表（SFD）：由文件符號(hào)名和內(nèi)部標(biāo)識(shí)符組成。特殊標(biāo)識(shí)符在文件系統(tǒng)中通常規(guī)定：0：基本文件目錄標(biāo)識(shí)1：空閑文件目錄標(biāo)識(shí)2：主目錄標(biāo)識(shí)符基本文件目錄示意圖0123456789┆┆ID物理位置空閑文件目錄主目錄（MFD）符號(hào)名IDWang3Gao4Wang的SFD符號(hào)名IDSqrt5Beta6┆Gao的SFD符號(hào)名IDTest7Alpha6Right8Ol9┆SqrtWang的BetaGao的AlphaTestRightOl基本文件目錄用基本文件目錄法實(shí)現(xiàn)文件共享用基本文件目錄法可以方便地實(shí)現(xiàn)文件共享。若要共享某個(gè)文件，只需在相應(yīng)的目錄文件中增加一個(gè)目錄項(xiàng)，在其中填上符號(hào)名及被共享文件的標(biāo)識(shí)符。如上圖中，用戶Wang和Gao共享標(biāo)識(shí)符為6的文件，對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，標(biāo)識(shí)符6指向同一個(gè)文件；而對(duì)Wang和Gao兩個(gè)用戶來(lái)說(shuō)，則對(duì)應(yīng)于不同的文件名Beta和Alpha。

基于索引節(jié)點(diǎn)的共享方式當(dāng)多個(gè)用戶需要共享文件時(shí)，可以將共享文件鏈接到多個(gè)用戶的目錄中，如右圖所示。圖中H的一個(gè)文件現(xiàn)在也出現(xiàn)在D的目錄下，D稱為該共享文件的一個(gè)鏈接。根目錄ABCDEIFH文件共享中存在的問(wèn)題用鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享很方便，但也帶來(lái)一些問(wèn)題。如目錄中包含文件的物理地址，則在鏈接文件時(shí)要將文件的物理地址復(fù)制到D目錄中。但若隨后通過(guò)D或H往該文件中添加內(nèi)容，則新數(shù)據(jù)塊將只會(huì)出現(xiàn)在進(jìn)行添加操作的目錄中，這種改變對(duì)其他目錄而言是不可見的，因而新增加的這部分內(nèi)容不能被共享。解決辦法為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以將文件說(shuō)明中的文件名和文件屬性信息分開。索引節(jié)點(diǎn)：文件屬性信息構(gòu)成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，又稱i節(jié)點(diǎn)。采用這種實(shí)現(xiàn)方案，文件目錄項(xiàng)僅由文件名和索引節(jié)點(diǎn)號(hào)構(gòu)成?；谒饕?jié)點(diǎn)的共享示意圖此時(shí)，任何用戶對(duì)文件的修改都會(huì)反映在索引節(jié)點(diǎn)中，其他用戶可以通過(guò)索引節(jié)點(diǎn)存取文件。Wang用戶文件目錄┆Testw┆Lee用戶文件目錄┆Testl┆count＝2文件物理地址索引節(jié)點(diǎn)TestUNIX的磁盤索引節(jié)點(diǎn)每個(gè)文件有一個(gè)惟一的索引節(jié)點(diǎn)，主要包含：文件主標(biāo)識(shí)：文件類型：正規(guī)、目錄、特別文件存取權(quán)限文件物理地址文件長(zhǎng)度文件鏈接計(jì)數(shù)：目錄樹中指向此文件的路徑數(shù)。文件存取時(shí)間內(nèi)存索引節(jié)點(diǎn)文件打開時(shí)，要將磁盤索引節(jié)點(diǎn)拷貝到內(nèi)存。內(nèi)存索引節(jié)點(diǎn)除包含磁盤索引節(jié)點(diǎn)內(nèi)容外，還應(yīng)增加：索引節(jié)點(diǎn)號(hào)狀態(tài)：索引節(jié)點(diǎn)是否上鎖、修改訪問(wèn)計(jì)數(shù)：正在使用此文件的進(jìn)程數(shù)文件所屬文件系統(tǒng)的邏輯設(shè)備號(hào)鏈接指針：如空閑隊(duì)列、散列隊(duì)列索引節(jié)點(diǎn)中的鏈接計(jì)數(shù)在索引節(jié)點(diǎn)中有一個(gè)鏈接計(jì)數(shù)count字段，用于表示鏈接到本索引節(jié)點(diǎn)的目錄項(xiàng)的數(shù)目。當(dāng)count＝2時(shí)，表示有兩個(gè)目錄項(xiàng)鏈接到本文件上。鏈接例--C創(chuàng)建一個(gè)新文件當(dāng)用戶C創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，他是該文件的所有者，此時(shí)count值為1。C的目錄owner＝Ccount＝1鏈接前鏈接例--B鏈接到C的文件當(dāng)用戶B希望共享此文件時(shí)，應(yīng)在用戶B的目錄中增加一個(gè)目錄項(xiàng)，并設(shè)置指針指向該文件的索引節(jié)點(diǎn)，此時(shí)文件的所有者仍然是C，但索引節(jié)點(diǎn)的鏈接計(jì)數(shù)應(yīng)加1（count＝2）。B的目錄C的目錄owner＝Ccount＝2建立鏈接后鏈接例--C刪除文件如果以后用戶C不再需要該文件，則系統(tǒng)只刪除C的目錄項(xiàng)，并將count減1。此時(shí)只有B擁有指向該文件的目錄項(xiàng)，而該文件的所有者仍然是C。如果系統(tǒng)進(jìn)行記賬，C將繼續(xù)為該文件付賬。當(dāng)B不再需要它，count為0，該文作被刪除。B的目錄owner＝Ccount＝1擁有者刪除文件后硬鏈接基于索引節(jié)點(diǎn)的文件共享方式是通過(guò)在不同目錄項(xiàng)中設(shè)置相同索引節(jié)點(diǎn)號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種文件的鏈接方式稱為硬鏈接。硬鏈接的不足是無(wú)法跨越文件系統(tǒng)。Wang用戶文件目錄┆Testw6Lee用戶文件目錄┆Testl6

count＝2文件物理地址索引節(jié)點(diǎn)6Test利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享利用符號(hào)鏈接也可以實(shí)現(xiàn)文件共享。例如，B為了共享C的一個(gè)文件f，可以由系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)LINK類型的新文件b1，并把新文件b1添加到B的目錄中，以實(shí)現(xiàn)B的一個(gè)目錄b1與文件f的鏈接。新文件中只包含被鏈接文件f的路徑名，稱這種鏈接方式為符號(hào)鏈接。也稱為軟鏈接。

符號(hào)鏈接示意圖文件f的內(nèi)容是：abcde。文件b1的內(nèi)容是：/C/f。根目錄ABCB2C1A1fC2C3b1abcde文件f的內(nèi)容/C/f文件b1的內(nèi)容文件的訪問(wèn)當(dāng)用戶B要訪問(wèn)被鏈接的文件f時(shí)，操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)要讀的文件b1是LINK類型，則由操作系統(tǒng)根據(jù)文件b1中的路徑名去讀該文件，從而實(shí)現(xiàn)了用戶B對(duì)文件f的共享。文件的刪除在利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享時(shí)，僅文件所有者擁有指向其索引節(jié)點(diǎn)的指針，共享該文件的用戶只有其路徑名，而沒(méi)有指向索引節(jié)點(diǎn)的指針。當(dāng)文件所有者刪除文件后，其他用戶若試圖通過(guò)符號(hào)鏈接訪問(wèn)該文件將導(dǎo)致失敗，因?yàn)橄到y(tǒng)找不到該文件，于是將符號(hào)鏈刪除。符號(hào)鏈接的特點(diǎn)符號(hào)鏈接的不足是需要額外的開銷（根據(jù)文件路徑名逐個(gè)分量進(jìn)行查找，需要多次訪問(wèn)磁盤）。另外，符號(hào)鏈接需要配置索引節(jié)點(diǎn)以及一個(gè)磁盤塊用于存儲(chǔ)路徑，這也要消耗一些磁盤空間。符號(hào)鏈接的優(yōu)點(diǎn)是只要提供一個(gè)機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)地址以及文件在該機(jī)器上的駐留路徑，就可以鏈接全球任何地方的機(jī)器上的文件。即可以跨越文件系統(tǒng)。8.5.2文件保護(hù)系統(tǒng)中的文件既存在保護(hù)問(wèn)題，又存在保密問(wèn)題。文件保護(hù)是指避免文件擁有者或其他用戶因有意或無(wú)意的錯(cuò)誤操作使文件受到破壞。文件保密是指文件本身不得被未授權(quán)的用戶訪問(wèn)。這兩個(gè)問(wèn)題都涉及用戶對(duì)文件的訪問(wèn)權(quán)限，即文件的存取控制（AccessControl）。下面介紹幾種常用的存取控制方法。

存取控制矩陣存取控制矩陣是一個(gè)二維矩陣，其中一維列出使用該文件系統(tǒng)的全部用戶；另一維列出存入系統(tǒng)中的全部文件。矩陣中的每一個(gè)元素用來(lái)表示某個(gè)用戶對(duì)某個(gè)文件的存取權(quán)限。存取權(quán)限可以為讀、寫、執(zhí)行以及它們的任意組合。

存取控制矩陣?yán)脩粑募haoHuangCheng…SqrtREEETestRWEEAlphaRWRRBetaRRW…存取控制矩陣的特點(diǎn)當(dāng)用戶向文件系統(tǒng)提出存取請(qǐng)求時(shí)，由存取控制驗(yàn)證模塊利用這個(gè)存取控制矩陣將本次請(qǐng)求和該用戶對(duì)這個(gè)文件的存取權(quán)限進(jìn)行比較，如果不匹配就拒絕執(zhí)行。存取控制矩陣法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、清晰。缺點(diǎn)是不夠經(jīng)濟(jì)，即當(dāng)用戶和文件較多時(shí)，存取控制矩陣將變得非常龐大。故它沒(méi)有得到普遍應(yīng)用。存取控制表存取控制矩陣是一個(gè)稀疏矩陣，因而在實(shí)現(xiàn)時(shí)可以按行列進(jìn)行劃分。存取控制表：按用戶對(duì)文件的存取權(quán)限將用戶分成若干組，同時(shí)規(guī)定每一組用戶對(duì)文件的存取權(quán)限，所有用戶組存取權(quán)限的集合稱為該文件的存取控制表。

存取控制表例文件用戶ALPHA文件主R、W、EA組R、EB組E其他用戶權(quán)限表用戶權(quán)限表：將一個(gè)用戶或用戶組所要存取的文件集中存放在一個(gè)表中，其中每個(gè)表項(xiàng)指明該用戶（組）對(duì)相應(yīng)文件的存取權(quán)限，這種表稱為用戶權(quán)限表。

用戶權(quán)限表例用戶文件A組SqrtR、ETestR、EAlphaRBetaR口令口令是一種簡(jiǎn)單的文件保護(hù)方法。使用口令的方法是文件主為自己的每個(gè)文件規(guī)定一個(gè)口令，一方面進(jìn)行口令登記，另一方面把口令告訴允許訪問(wèn)該文件的用戶。當(dāng)用戶請(qǐng)求訪問(wèn)某文件時(shí)，首先要提供該文件的口令，經(jīng)證實(shí)后再進(jìn)行相應(yīng)的訪問(wèn)?？诹罘椒ǖ奶攸c(diǎn)口令方法的特點(diǎn)：只需提供少量的保護(hù)信息，簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)。但其保密性不強(qiáng)，不易更改存取權(quán)限。這種方法常用于識(shí)別用戶。

密碼密碼方法對(duì)需要保護(hù)的文件進(jìn)行加密。文件寫入時(shí)進(jìn)行編碼，讀出時(shí)進(jìn)行譯碼，要求發(fā)出存取請(qǐng)求的用戶提供一個(gè)代碼鍵。一種簡(jiǎn)單的編碼方式是利用代碼鍵作為生成一串隨機(jī)數(shù)的起始碼，編碼程序把這些隨機(jī)數(shù)加到被編碼文件的字節(jié)中去；譯碼時(shí)，用和編碼時(shí)相同的代碼鍵啟動(dòng)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，并從存入文件的各字節(jié)中依次減去所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)。密碼方法的特點(diǎn)密碼技術(shù)具有保密性強(qiáng)、節(jié)省存儲(chǔ)空間的優(yōu)點(diǎn)，但編碼和譯碼要花費(fèi)一定的時(shí)間。8.5.3文件的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)為了能在各種意外情況下減少或避免文件系統(tǒng)遭到破壞時(shí)的損失，常用的方法是定期轉(zhuǎn)儲(chǔ)。轉(zhuǎn)儲(chǔ)的方法有兩種：全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)fullbackup增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)incrementalbackup全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)：定期將文件存儲(chǔ)器中的所有文件備份轉(zhuǎn)儲(chǔ)到某存儲(chǔ)介質(zhì)上，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障破壞了文件信息，便可以將最近一次轉(zhuǎn)儲(chǔ)的內(nèi)容復(fù)制到文件系統(tǒng)中去，使系統(tǒng)恢復(fù)到上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的狀態(tài)。全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)的不足：轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間應(yīng)停止對(duì)文件系統(tǒng)進(jìn)行其他操作，轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)。增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)：將上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)以來(lái)修改過(guò)的文件和新增加的文件轉(zhuǎn)儲(chǔ)到某存儲(chǔ)介質(zhì)上。增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)能使系統(tǒng)遭到破壞后，恢復(fù)到數(shù)小時(shí)前文件系統(tǒng)的狀態(tài)，從而使得所造成的損失減到最小。在實(shí)際工作中，兩種方法要配合使用，根據(jù)實(shí)際情況，確定全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)的周期和增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)的時(shí)間間隔。文件系統(tǒng)的恢復(fù)過(guò)程一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，文件系統(tǒng)的恢復(fù)過(guò)程大致如下：從最近一次全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)中裝入全部系統(tǒng)文件從近到遠(yuǎn)從增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)盤上恢復(fù)文件。同一個(gè)文件只恢復(fù)最近一次轉(zhuǎn)儲(chǔ)的副本。8.6文件使用基本文件操作有：建立文件刪除文件讀文件寫文件打開文件關(guān)閉文件建立文件建立新文件時(shí)系統(tǒng)應(yīng)：先為新文件分配必要的外存空間，在文件系統(tǒng)的目錄中為之建立一個(gè)目錄項(xiàng)，在目錄項(xiàng)中應(yīng)記錄新文件的文件名及其在外存的地址等屬性。刪除文件在刪除文件時(shí)系統(tǒng)應(yīng)：先從目錄中找到要?jiǎng)h除文件的目錄項(xiàng)并使之成為空閑目錄項(xiàng)，然后回收該文件所占用的存儲(chǔ)空間。讀文件在讀一個(gè)文件時(shí)系統(tǒng)應(yīng)：通過(guò)查找目錄找到指定文件的目錄項(xiàng)，從目錄項(xiàng)中得到被讀文件在外存的地址，然后從外存將數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存。寫文件在寫一個(gè)文件時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)：通過(guò)查找目錄找到指定文件的目錄項(xiàng)，再利用目錄中的文件指針將信息寫入文件。打開文件文件操作時(shí)需要訪問(wèn)目錄信息，因此系統(tǒng)提供了打開文件和關(guān)閉文件命令。打開文件：將待訪問(wèn)文件的目錄信息讀入內(nèi)存打開文件表中，建立起用戶進(jìn)程和文件之間的聯(lián)系。關(guān)閉文件關(guān)閉文件：撤消主存中有關(guān)該文件的目錄信息，切斷用戶進(jìn)程與該文件的聯(lián)系；若在文件打開期間，該文件作過(guò)某種修改，則應(yīng)將其寫回輔存。習(xí)題及補(bǔ)充習(xí)題P2063(2)3(5)3(8)假定磁盤塊大小為1KB，若硬盤容量為1.2GB，F(xiàn)AT需占用多少空間？假設(shè)盤塊大小為2KB，每個(gè)盤塊號(hào)占4字節(jié)，在兩級(jí)索引分配時(shí)，允許的最大文件是多少？選擇題1操作系統(tǒng)中對(duì)外存上的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理的部分叫做_____。A.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)B.檢索系統(tǒng)

C.文件系統(tǒng)D.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)共享設(shè)備磁盤的物理地址為（柱面號(hào)，磁頭號(hào)，扇區(qū)號(hào)），磁頭從當(dāng)前位置移動(dòng)到需訪問(wèn)柱面所用的時(shí)間稱為

①

，磁頭從訪問(wèn)的柱面移動(dòng)到指定扇區(qū)所用時(shí)間稱為

②

。A.旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間B.尋道時(shí)間

C.傳輸時(shí)間D.周轉(zhuǎn)時(shí)間選擇題2若進(jìn)程P1訪問(wèn)199號(hào)柱面，磁頭是從0號(hào)柱面移到199柱面的，且在訪問(wèn)期間依次出現(xiàn)了P2申請(qǐng)讀299號(hào)柱面，P3申請(qǐng)寫209號(hào)柱面，P4申請(qǐng)讀199號(hào)柱面，訪問(wèn)完199號(hào)柱面以后，如果采用：先來(lái)先服務(wù)算法，將依次訪問(wèn)

①

；最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法，將依次訪問(wèn)

②

；掃描算法，將依次訪問(wèn)

③

。A.299，209，199B.299，199，209C.209，199，299D.199，209，299選擇題3為了解決不同用戶文件的“命名沖突”問(wèn)題，通常在文件系統(tǒng)中采用_____。A.索引B.路徑C.多級(jí)目錄D.約定的方法

文件系統(tǒng)中，打開文件（open）操作的功能是

。A.把文件的FAT表信息從輔存讀到內(nèi)存B.把磁盤的超級(jí)塊從輔存讀到內(nèi)存C.把文件信息從輔存讀到內(nèi)存D.把文件的控制管理信息從輔存讀到內(nèi)存選擇題4文件的絕對(duì)路徑名是指_____。A.文件名和文件擴(kuò)展名B.一系列的目錄文件名和該文件的文件名C.從根目錄到該文件所經(jīng)歷的路徑中各符號(hào)名的集合D.目錄文件名和文件名的集合一個(gè)文件的相對(duì)路徑名是從_____開始，逐步沿著各級(jí)子目錄追溯，最后到指定文件的整個(gè)通路上所有子目錄名組成的一個(gè)字符串。A.當(dāng)前目錄

B.根目錄C.二級(jí)目錄

D.多級(jí)目錄選擇題5存放在磁盤上的文件_____。A.只能順序訪問(wèn)B.既可隨機(jī)訪問(wèn)，又可順序訪問(wèn)C.只能隨機(jī)訪問(wèn)D.不能隨機(jī)訪問(wèn)用磁帶作文件存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)，文件只能組織成_____。A.鏈接文件B.目錄文件

C.順序文件D.索引文件選擇題6使用文件前必須先

①

文件，文件使用完畢后應(yīng)該

②

。A.關(guān)閉

B.建立C.命名

D.打開位示圖可用于_____。A.實(shí)現(xiàn)文件的保護(hù)和保密B.文件目錄的查找C.主存空間的共享

D.磁盤空間的管理選擇題7在文件系統(tǒng)中，文件的不同物理結(jié)構(gòu)有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。在下列文件的物理結(jié)構(gòu)中，

①

不具有直接讀寫文件任意一個(gè)記錄的能力，

②

不利于文件長(zhǎng)度動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)。A.鏈接結(jié)構(gòu)B.索引結(jié)構(gòu)C.順序結(jié)構(gòu)D.Hash結(jié)構(gòu)常用的文件存取方法有兩種：順序存取和_____存取。A.隨機(jī)B.記錄C.串聯(lián)

D.流式

選擇題8文件系統(tǒng)采用二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，這樣可以_____。A.節(jié)省主存空間B.解決不同用戶之間的文件名沖突問(wèn)題

C.實(shí)現(xiàn)文件共享D.縮短訪問(wèn)文件存儲(chǔ)器時(shí)間填空題1邏輯文件有兩種類型，即

①

文件與

②

文件。文件的物理組織有順序結(jié)構(gòu)、________和索引結(jié)構(gòu)。索引文件大體上由

①

區(qū)和

②

區(qū)構(gòu)成?；顒?dòng)頭磁盤的訪問(wèn)時(shí)間包括

①

、②

和

③

。填空題2文件轉(zhuǎn)儲(chǔ)的方法有兩種：全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)和_____。_____是指避免文件擁有者或其他用戶因有意或無(wú)意的錯(cuò)誤操作使文件受到破壞。在文件系統(tǒng)中，要求物理塊必須連續(xù)的物理文件是_____。按用戶對(duì)文件的存取權(quán)限將用戶分為若干組，同時(shí)規(guī)定每一組用戶對(duì)文件的訪問(wèn)權(quán)限。這樣，所有用戶組存取權(quán)限的集合稱為該文件的_____。填空題3二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)通常由

①

和各用戶的

②

組成。文件的結(jié)構(gòu)就是文件的組織形式，從用戶觀點(diǎn)出發(fā)所看到的文件組織形式稱為文件的

①；從實(shí)現(xiàn)觀點(diǎn)出發(fā)，文件在外存上的存放組織形式稱為文件的

②。文件系統(tǒng)中若文件的物理結(jié)構(gòu)采用連續(xù)結(jié)構(gòu)，則文件控制塊中關(guān)于文件的物理位置信息應(yīng)包括文件的

①

和

②

。_____算法選擇與當(dāng)前磁頭所在磁道距離最近的請(qǐng)求作為下一次服務(wù)的對(duì)象?？佳蓄}1下列文件物理結(jié)構(gòu)中，適合隨機(jī)訪問(wèn)且易于文件擴(kuò)展的是（）09A、連續(xù)結(jié)構(gòu)C、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)且磁盤塊定長(zhǎng)B、索引結(jié)構(gòu)D、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)且磁盤塊變長(zhǎng)假設(shè)磁頭當(dāng)前位于第105道，正在向磁道序號(hào)增加的方向移動(dòng)?，F(xiàn)有一個(gè)磁道訪問(wèn)序列請(qǐng)求為35、45、12、68、110、180、170、195，采用SCAN算法得到的磁道訪問(wèn)序列為（）。09A、110、170、180、195、68、45、35、12B、110、68、45、35、12、170、180、195C、110、170、180、195、12、35、45、68D、12、35、45、68、110、170、180、195考研題2文件系統(tǒng)中，文件訪問(wèn)控制信息存儲(chǔ)的合理位置是（）。09A、文件控制塊B、文件分配表

C、用戶口令表D、系統(tǒng)注冊(cè)表設(shè)文件F1的當(dāng)前連接計(jì)數(shù)為1，先建立F1的符號(hào)鏈接（軟連接）文件F2，再建立F1的硬鏈接文件F3，然后刪除F1。此時(shí)F2和F3的連接計(jì)數(shù)值分別是（）。09A、0、1B、1、1C、1、2D、2、1考研題3設(shè)置當(dāng)前工作目錄的主要目的是

。10A.節(jié)省外存空間 B.節(jié)省內(nèi)存空間C.加快文件的檢索速度 D.加快文件的讀/寫速度設(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)文件最大長(zhǎng)度是

。10A.33KBB.519KBC.1057KBD.16613KB考研題4若一個(gè)用戶進(jìn)程通過(guò)read系統(tǒng)調(diào)用讀取一個(gè)磁盤文件中的數(shù)據(jù)，則下列關(guān)于此過(guò)程的敘述中，正確的是12Ⅰ.若該文件的數(shù)據(jù)不在內(nèi)存，則該進(jìn)程進(jìn)入睡眠等待狀態(tài)Ⅱ.請(qǐng)求read系統(tǒng)調(diào)用會(huì)導(dǎo)致CPU從用戶態(tài)切換到核心態(tài)Ⅲ.read系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)應(yīng)包括文件的名稱A.僅Ⅰ，ⅡB.僅Ⅰ，ⅢC.僅Ⅱ，ⅢD.Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ下列選項(xiàng)中，不能改善磁盤I/O性能的是（）12A．重排I/O請(qǐng)求次序B．在一個(gè)磁盤上設(shè)置多個(gè)分區(qū)C．預(yù)讀和滯后寫D．優(yōu)化文件物理塊的分布考研題5假設(shè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用CSCAN（循環(huán)掃描）磁盤調(diào)度策略，使用2KB的內(nèi)存空間記錄16384個(gè)磁盤塊的空閑狀態(tài)。10（1）請(qǐng)說(shuō)明在上述條件下如何進(jìn)行磁盤塊空閑狀態(tài)管理。（2）設(shè)某單面磁盤旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘6000轉(zhuǎn)，每個(gè)磁道有100個(gè)扇區(qū)，相鄰磁道間的平均移動(dòng)時(shí)間為1ms。若在某時(shí)刻，磁頭位于100號(hào)磁道處，并沿著磁道號(hào)增大的方向移動(dòng)（如圖所示），磁道號(hào)請(qǐng)求隊(duì)列為50，90，30，120，對(duì)請(qǐng)求隊(duì)列中的每個(gè)磁道需讀取1個(gè)隨機(jī)分布的扇區(qū)，則讀完這個(gè)扇區(qū)點(diǎn)共需要多少時(shí)間？要求給出計(jì)算過(guò)程?？佳蓄}5-2（3）如果將磁盤替換為隨機(jī)訪問(wèn)的Flash半導(dǎo)體存儲(chǔ)器（如U盤、SSD等），是否有比CSCAN更高效的磁盤調(diào)度策略？若有，給出磁盤調(diào)度策略的名稱并說(shuō)明理由；若無(wú)，說(shuō)明理由。考研題5-3（1）使用位示圖法表示磁盤的空閑狀態(tài)（1分），每一位表示一個(gè)磁道塊是否為空閑，共需要16384/32=512個(gè)字=512×4個(gè)字節(jié)=2KB，正好可放在系統(tǒng)提供的內(nèi)存中（1分）。考研題5-4（2）采用CSCAN調(diào)度算法，訪問(wèn)磁道的順序?yàn)?20、30、50、90，則移動(dòng)磁道長(zhǎng)度為20+90+20+40=170，總的移動(dòng)磁道時(shí)間為17