計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課件第四章課件.ppt

1、第四章文件系統(tǒng)操作系統(tǒng)電腦管理包括：硬件資源管理和軟件資源管理兩個(gè)茄子方面。軟件資源管理包括管理各種系統(tǒng)節(jié)目、工具軟件、中間件、庫功能和各種用戶節(jié)目和數(shù)據(jù)。用戶使用計(jì)算機(jī)執(zhí)行其任務(wù)之一時(shí)，出現(xiàn)以下問題：(1)利用現(xiàn)有軟件資源幫助完成自己的任務(wù)。(2)將完成的程序或最后完成的程序保存在哪里，將需要訪問的數(shù)據(jù)保存在哪里，使人們可以重用現(xiàn)有的軟件資源。牙齒的兩個(gè)茄子問題實(shí)際上是如何透明、快速地訪問軟件資源(節(jié)目和數(shù)據(jù))。大容量直接訪問磁盤存儲(chǔ)和順序訪問磁帶存儲(chǔ)等的出現(xiàn)為節(jié)目和數(shù)據(jù)等軟件資源的透明訪問提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，導(dǎo)致了軟件資源管理質(zhì)量的飛躍文件系統(tǒng)的出現(xiàn)。文件系統(tǒng)可以將節(jié)目和數(shù)據(jù)看作檔案，保存在磁

2、帶或光碟等大容量存儲(chǔ)媒體上，以便透明地訪問節(jié)目和數(shù)據(jù)。透明訪問是指只要指定代表節(jié)目或數(shù)據(jù)的檔案名稱，無需知道與媒體訪問相關(guān)的部分(如檔案存儲(chǔ)的物理結(jié)構(gòu)和查找方法)，文件就自動(dòng)完成與指定檔案名稱相對(duì)應(yīng)的文件的操作。文件系統(tǒng)必須完成以下任務(wù)：(1)整合管理磁盤等輔助存儲(chǔ)空間(檔案空間)，以便合理歸檔文件。用戶創(chuàng)建新文件時(shí)指派可用區(qū)域，用戶刪除或修改文件時(shí)回收和調(diào)整存儲(chǔ)庫。(2)按名稱訪問需要用戶可以查看的檔案邏輯結(jié)構(gòu)，用戶必須按照文件的邏輯結(jié)構(gòu)指定的方式訪問和處理信息。牙齒邏輯結(jié)構(gòu)獨(dú)立于物理存儲(chǔ)設(shè)備。(3)為了方便信息的存儲(chǔ)和加工，文件必須以一定的順序保存在存儲(chǔ)設(shè)備上。這種存檔方法稱為文檔的物理結(jié)

3、構(gòu)。(4)完成存儲(chǔ)設(shè)備的檔案信息查詢。(5)完成檔案共享并提供保護(hù)。4.1文件系統(tǒng)概述4.1.1檔案和文件系統(tǒng)檔案檔案是帶有符號(hào)名稱的相關(guān)元素集的有序序列。文件由幾個(gè)最小的單元(稱為邏輯記錄)組成。記錄是有意義的信息集合，是文件訪問操作的基本單元。在文件系統(tǒng)操作系統(tǒng)期間負(fù)責(zé)管理和訪問檔案信息的軟件機(jī)構(gòu)稱為檔案管理系統(tǒng)(文件系統(tǒng))。標(biāo)書：由三部分組成：與文件管理相關(guān)的，特使；受管理的文檔；實(shí)施檔案管理所需的跟蹤。表推是負(fù)責(zé)組織和分配檔案存儲(chǔ)庫的存儲(chǔ)空間，存儲(chǔ)和檢索檔案和存儲(chǔ)的檔案的系統(tǒng)。Hengxi:給用戶帶來的好處：易用性；按名稱訪問。數(shù)據(jù)安全提供保護(hù)措施，防止有意或無意的、盲目的。界面的統(tǒng)一

4、用戶可以使用統(tǒng)一的廣義命令或Xingqi訪問各種媒體上的文件。4.1.2文件的類型按性質(zhì)和用途劃分，是由特使組成的文件。(阿爾伯特愛因斯坦、美國電視電視劇(Northern Exposure)，在大多數(shù)情況下，用戶只能調(diào)用，不能讀取和修改。庫檔案：系統(tǒng)提供了可供用戶使用的各種進(jìn)程、進(jìn)程、快遞、應(yīng)用程序等。這些文件可以由用戶調(diào)用，用戶不能修改。用戶檔案：用戶委托存儲(chǔ)的文件，例如源節(jié)目、目標(biāo)節(jié)目、遠(yuǎn)視數(shù)據(jù)等。這些文件只能由檔案所有者或所有者授予用戶權(quán)限的用戶使用。2.作為保護(hù)，只能運(yùn)行檔案：這些文件只能由授權(quán)用戶調(diào)用執(zhí)行，但不能讀寫。只讀檔案：所有者或授權(quán)用戶可以讀取文件，但不允許寫入。讀寫檔案：

5、這些文件允許所有者或授權(quán)用戶讀取和寫入文件，但未授權(quán)用戶無法讀取和寫入。檔案：不保護(hù)所有用戶都可以訪問的文件。3.按文件流：輸入檔案、輸出檔案、輸入輸出檔案4。按檔案配置和處理由通用檔案： ASCII或二進(jìn)制代碼組成的字符檔案。目錄檔案：配置為檔案目錄。可以通過用于管理和實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)功能的系統(tǒng)文件目錄文件搜索其他文件中的信息。目錄文件也由字符序列組成，因此您可以執(zhí)行與常規(guī)文件相同的檔案操作。特別文件：特別是指系統(tǒng)的各種類型的輸入輸出設(shè)備。4.1.3文件系統(tǒng)基本功能1。文件的結(jié)構(gòu)和相關(guān)存取方法文件的目錄機(jī)構(gòu)和相關(guān)處理；檔案存儲(chǔ)空間管理；文件孔劉和存取控制；文件的操作和使用；4.2文件的結(jié)構(gòu)和存取

6、法文件的結(jié)構(gòu)就是文件的組織形式。從用戶角度觀察的檔案配置格式稱為文件的邏輯結(jié)構(gòu)。從可行性角度來看，存檔在文檔外部的存檔組織形式稱為文件的物理結(jié)構(gòu)。文件的邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)設(shè)備特性無關(guān)，但文件的物理結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)設(shè)備的特性非常相關(guān)。4.2.1文件的邏輯結(jié)構(gòu)這是從用戶角度觀察到的檔案配置，是用戶可以直接處理的數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)。獨(dú)立于物理特性，也稱為檔案配置。文件的邏輯結(jié)構(gòu)可以分為兩種茄子形式。一個(gè)是非結(jié)構(gòu)化流文件，另一個(gè)是結(jié)構(gòu)化記錄式文件。1.字符流檔案：基本信息單位是字節(jié)或單詞。2.記錄檔案：由多個(gè)記錄組成?？梢苑譃榈乳L日志文件和可變長度日志文件。4.2.2文件的物理結(jié)構(gòu)這是從系統(tǒng)的角度來看，系統(tǒng)中可見文件在

7、檔案存儲(chǔ)中的存儲(chǔ)形式稱為文件的物理結(jié)構(gòu)。文件的存儲(chǔ)空間通常分為多個(gè)物理塊，使用物理塊作為信息分配和傳輸單元。塊長度通常是固定的。例如，通常為512或1024B。1.連續(xù)結(jié)構(gòu)如果有關(guān)一個(gè)邏輯文件的信息存儲(chǔ)在檔案存儲(chǔ)的相鄰物理塊中，則該文件稱為連續(xù)文件，這種結(jié)構(gòu)稱為連續(xù)結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：簡單。如果您知道檔案倉庫的起始圖塊號(hào)碼和檔案長度，則可以快速存取。缺點(diǎn)：文件結(jié)尾可能稍后分配給了其他文件，因此無法動(dòng)態(tài)增加檔案長度。渡邊杏用于保存經(jīng)常修改的文件。2 .連接結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)也稱為連接結(jié)構(gòu)。鏈接文件中的物理塊不必連續(xù)或連續(xù)。在每個(gè)物理塊的末尾設(shè)置指針(或鏈接詞)以指向下一個(gè)物理塊。優(yōu)點(diǎn)：文件可以動(dòng)態(tài)增長，不需要

8、連續(xù)分配，調(diào)整鏈接指針可以方便地插入或刪除物理塊。缺點(diǎn)：通常只適用于順序訪問，不適用于隨機(jī)存取。要獲取后塊信息，必須從頭開始讀取前面的所有塊，以便得到后塊的物理地址。3 .索引檔案索引檔案結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)離散分配的另一種方案。牙齒結(jié)構(gòu)要求每個(gè)文件有一個(gè)索引表。每個(gè)表格目標(biāo)記錄文件所在的物理塊號(hào)，索引表格位置由檔案描述條目表示。優(yōu)點(diǎn)：具有連接檔案結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，隨機(jī)存取方便性好。缺點(diǎn)：索引表會(huì)增加存儲(chǔ)空間的開銷。訪問文件需要訪問存儲(chǔ)兩次(首先導(dǎo)入索引表，然后訪問物理塊)，從而降低了檔案訪問速度。增強(qiáng)功能：在訪問檔案之前，您只需將索引表預(yù)先放入內(nèi)存中，然后執(zhí)行一次磁盤訪問操作。4.2.3文件的訪問方法文件的

9、訪問方法是讀取和寫入檔案存儲(chǔ)中的物理塊的方法。1.順序存取法嚴(yán)格按檔案信息單位順序存取。2.直接訪問方法(直接訪問方法)以任何順序讀取和寫入數(shù)據(jù)。3.密鑰訪問方法(按密鑰訪問方法)根據(jù)文檔中每個(gè)唱片的內(nèi)容進(jìn)行訪問。屬于直接方法。可以分為線性搜索、散列、平分搜索等方法。4.2.4檔案結(jié)構(gòu)、檔案存儲(chǔ)和訪問方法的關(guān)系、順序訪問設(shè)備、磁盤結(jié)構(gòu)(直接訪問設(shè)備)、檔案結(jié)構(gòu)、檔案存儲(chǔ)設(shè)備和訪問方法的關(guān)系、4.3檔案目錄文件與檔案控制塊一一對(duì)應(yīng)、檔案控制塊的有序集合稱為檔案目錄。檔案控制塊是檔案目錄條目。檔案目錄也是檔案目錄文件。4.3.1在單層目錄系統(tǒng)中創(chuàng)建線性表。每個(gè)檔案都在表中，且文件名不能重復(fù)。優(yōu)點(diǎn)：

10、簡單。缺點(diǎn)：不允許使用重復(fù)的名稱。檔案太多，搜索速度慢。4.3.2輔助目錄系統(tǒng)中的目錄分為一個(gè)主目錄表和多個(gè)輔助目錄表。主目錄包含輔助目錄條目的集合，輔助目錄包含檔案目錄條目的集合。優(yōu)點(diǎn)：搜索速度更快，其他用戶目錄中的文件可以具有相同的名稱。不同的用戶也可以使用不同的文件名訪問同一系統(tǒng)中的相同孔劉檔案。缺點(diǎn)：缺乏靈活性，沒有分層概念。輔助目錄結(jié)構(gòu)，4.3.3多級(jí)目錄(樹檔案結(jié)構(gòu))每個(gè)級(jí)別目錄的目錄條目可以描述一個(gè)文件或描述另一個(gè)目錄以形成層次結(jié)構(gòu)。反芻的樹狀結(jié)構(gòu)如下：路徑名：從扳手到所有文件的唯一路徑。用戶訪問文件時(shí)，為了確保訪問的唯一性，用戶最初必須使用文件的路徑名。絕對(duì)路徑名：由從微到文件

11、的路徑組成。例如， 12A (windows系統(tǒng))當(dāng)前目錄：層次目錄結(jié)構(gòu)，尤其是目錄未全部加載到內(nèi)存中時(shí)，沿路徑查找文件需要很長時(shí)間。為了克服牙齒缺點(diǎn)，引入了“當(dāng)前目錄”。使用“當(dāng)前目錄”時(shí)，對(duì)于沒有路徑說明的文件，系統(tǒng)在當(dāng)前目錄中查找之前不會(huì)在當(dāng)前目錄中查找。4.4檔案存儲(chǔ)空間管理，存儲(chǔ)空間管理計(jì)劃需要解決的主要問題：如何注冊(cè)可用區(qū)域的分布？如何根據(jù)需要為文件分配存儲(chǔ)空間？當(dāng)檔案或部分不再需要保留時(shí)如何回收占用的存儲(chǔ)空間，4.4.1空檔案目錄空檔案磁盤空間的連續(xù)未分配區(qū)域。對(duì)于每個(gè)磁盤，將創(chuàng)建一個(gè)可用塊表，其中包含記錄連續(xù)可用塊的第一個(gè)塊號(hào)和塊數(shù)的每個(gè)注冊(cè)條目。如果存儲(chǔ)空間中有大量小的空文件

12、，則效率低下。牙齒管理僅適用于連續(xù)文檔。4.4.2空塊鏈1。單塊連接方法所有可用塊都連接在一起，系統(tǒng)中保持鏈頭指針。修改鏈接詞時(shí)需要讀取幾個(gè)磁盤塊，工作量大。如果使用索引表，則只需修改索引表中的幾個(gè)相關(guān)項(xiàng)，但是如果索引表占用的存儲(chǔ)空間很大，則會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成負(fù)擔(dān)。2 .組關(guān)聯(lián)方法(用于UNIX系統(tǒng))將所有空閑塊劃分為固定數(shù)量(通常為50)的多個(gè)組。群組分割會(huì)從后面依序向前分割。每個(gè)組中的第一個(gè)塊用于保存上一個(gè)組的塊號(hào)和塊數(shù)。4.4.3位映射(位映射)創(chuàng)建檔案存儲(chǔ)空間的位映射，以反映總存儲(chǔ)空間的分配。4.4.4 MS-DOS磁盤空間管理MS-DOS磁盤空間分配使用檔案分配表FAT，磁盤空間分配單元稱

13、為群集。群集中的大小特定于磁盤，每個(gè)群集在FAT表中占一個(gè)條目。表?xiàng)l目內(nèi)容“000”為空閑，“FFF”為文件的最后一個(gè)群集，其他為下一個(gè)群集編號(hào)。MS-DOS上的FAT表、4.5文件的孔劉4.5.1目錄結(jié)構(gòu)中的孔劉名稱孔劉：每個(gè)用戶使用相同的檔案名稱(包括路徑名)訪問文件。李明孔劉：每個(gè)用戶徐璐使用不同的檔案名稱訪問文件。李明共享使用的方法稱為檔案檢查連接。牙齒表象的目錄結(jié)構(gòu)不再是樹狀結(jié)構(gòu)，而是有方向性圖的非循環(huán)圖。(阿爾伯特愛因斯坦，美國電視電視劇，成功)在左圖中，目錄(或檔案)Wang通過/usr/user1/Wang或/usr/user2/Wang，檢查有兩種茄子形式。也就是說，目錄項(xiàng)鏈

14、可以連接到目錄樹中的任何節(jié)點(diǎn)。通過鏈接到目錄節(jié)點(diǎn)，可以共享目錄及其包含的所有文件。僅允許鏈接到數(shù)據(jù)文件的葉節(jié)點(diǎn)。，基于inode的孔劉方法UNIX系統(tǒng)上的檔案目錄結(jié)構(gòu)由目錄條目和inode組成。目錄條目由檔案名和索引節(jié)點(diǎn)號(hào)組成。索引節(jié)點(diǎn)包括文件屬性、檔案分享目錄數(shù)、時(shí)間相關(guān)檔案管理參數(shù)和存儲(chǔ)文件的物理地址索引區(qū)域。優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)文件的李明共享。缺點(diǎn)：檔案所有者不能刪除他人共享的文件。每個(gè)孔劉文件都有幾個(gè)檔案名稱，因此在遍歷時(shí)，可以多次遍歷孔劉文件?；诜?hào)鏈的孔劉方法是共享文件，系統(tǒng)生成鏈接類型的新文件，將新文件寫入用戶目錄以實(shí)現(xiàn)目錄和檔案鏈接。新文件僅包含鏈接文件的路徑名。這種鏈接方法稱為符

15、號(hào)連接。只有實(shí)際的檔案所有者才有指向索引節(jié)點(diǎn)的指針。連接到牙齒文件的用戶只有路徑名，沒有指向索引節(jié)點(diǎn)的指針。優(yōu)點(diǎn)：檔案所有者可以刪除其他人共享的文件。缺點(diǎn)：當(dāng)其他用戶讀取孔劉文件時(shí)，需要根據(jù)檔案路徑名的每個(gè)組件逐個(gè)查找，因此訪問開銷很大。4.6文檔，無注釋，保護(hù)文檔，經(jīng)常，經(jīng)常，經(jīng)常，4.5.1檔案，表方法1。當(dāng)用戶和檔案的數(shù)量都很多時(shí)，缺點(diǎn)是矩陣訪問困難，并且會(huì)占用相當(dāng)大的存儲(chǔ)空間。2 .表，實(shí)際上，大多數(shù)用戶的文件通常只允許可選的、強(qiáng)大的共享。也就是說，只有少數(shù)用戶可以擁有特定的訪問權(quán)限。另一方面，一個(gè)用戶對(duì)少數(shù)文件也有訪問要求。3 .“用戶權(quán)限”(user permissions)表是對(duì)要訪問的文件的訪問權(quán)限集或集合。4 .密碼驅(qū)動(dòng)文件主要在創(chuàng)建文件時(shí)