第七章文件管理2

1、第七章文件管理2理论课7.3 文件的存储设备7.3.3 存储空间的分配与回收存储空间的分配与回收 在文件系统中，在文件系统中，存储管理的主要任务存储管理的主要任务是对存储空间的分是对存储空间的分配与回收。配与回收。 1顺序结构与连续分配顺序结构与连续分配 （1）基本原理。）基本原理。顺序结构将一个在逻辑上连续的文件信顺序结构将一个在逻辑上连续的文件信息依次存放在外存连续的物理块中。连续分配要求为每一个息依次存放在外存连续的物理块中。连续分配要求为每一个文件分配一组相邻接的盘块。一组盘块的地址定义了磁盘上文件分配一组相邻接的盘块。一组盘块的地址定义了磁盘上的一段线性地址。因其采用空闲文件目录登记

2、磁盘的空闲区，的一段线性地址。因其采用空闲文件目录登记磁盘的空闲区，所以该分配方法也称为所以该分配方法也称为空闲文件目录法空闲文件目录法。7.3 文件的存储设备7.3.3 存储空间的分配与回收存储空间的分配与回收 1顺序结构与连续分配顺序结构与连续分配 （2）采用的数据结构。）采用的数据结构。 文件目录。文件目录。用于记录文件在外存空间的存储情况，包用于记录文件在外存空间的存储情况，包括文件名、始址、末址或长度。如图括文件名、始址、末址或长度。如图5-11所示。所示。 空闲文件目录。空闲文件目录。用于记录外存空闲块的基本情况。它用于记录外存空闲块的基本情况。它将文件存储设备上的每个连续空闲区看

3、作一个空闲文件（又将文件存储设备上的每个连续空闲区看作一个空闲文件（又称自由文件）。系统为所有空闲文件单独建立一个目录，每称自由文件）。系统为所有空闲文件单独建立一个目录，每个空闲文件在这个目录中占一个表目。表目的内容包括：起个空闲文件在这个目录中占一个表目。表目的内容包括：起始空闲块号、连续空闲块个数和所包含的物理块号，如表始空闲块号、连续空闲块个数和所包含的物理块号，如表5-1所示。所示。 7.3 文件的存储设备7.3.3 存储空间的分配与回收存储空间的分配与回收 1顺序结构与连续分配顺序结构与连续分配（3）外存空间的分配与回收。）外存空间的分配与回收。 当请求当请求分配外存空间分配外存空

4、间时，系统依次扫描空闲文件目录的时，系统依次扫描空闲文件目录的记录，直到找到一个合适的空闲文件为止，在文件目录中填记录，直到找到一个合适的空闲文件为止，在文件目录中填入该文件的文件名和所分配的始址、末址，并修改空闲文件入该文件的文件名和所分配的始址、末址，并修改空闲文件目录中相应的表目。否则，系统提示空间不足。目录中相应的表目。否则，系统提示空间不足。 当用户当用户撤消一个文件撤消一个文件时，系统会根据文件目录，找到该时，系统会根据文件目录，找到该文件在外存中的始址和末址，对空闲文件目录进行调整。调文件在外存中的始址和末址，对空闲文件目录进行调整。调整有四种情况，与可变分区管理的空闲区整理相同

5、。最后，整有四种情况，与可变分区管理的空闲区整理相同。最后，删除该文件在文件目录中的记录。删除该文件在文件目录中的记录。7.3 文件的存储设备7.3.3 存储空间的分配与回收存储空间的分配与回收 1顺序结构与连续分配顺序结构与连续分配（4）特点：）特点： （1）它要求文件）它要求文件存储在一个连续的磁盘存储在一个连续的磁盘空间中，这种以空间中，这种以顺序结构存放的文件称为顺序结构存放的文件称为顺序文件或连续文件顺序文件或连续文件。 （2）文件）文件顺序访问顺序访问容易，容易，存取速度快存取速度快；对于记录定长的；对于记录定长的顺序文件，还可以随机地访问；当文件存储空间只有少量空顺序文件，还可以

6、随机地访问；当文件存储空间只有少量空闲区时，效果较好。闲区时，效果较好。 （3）这种存储管理）这种存储管理会产生碎片会产生碎片，不利于文件的动态扩充，不利于文件的动态扩充，而且必须事先知道文件的长度。而且必须事先知道文件的长度。7.3 文件的存储设备7.3.3 存储空间的分配与回收存储空间的分配与回收2链接结构与链接分配链接结构与链接分配（1）基本原理）基本原理 链接结构链接结构是将文件存放在外存的若干个物理块中，这些是将文件存放在外存的若干个物理块中，这些物理块不必连续物理块不必连续，并且在每一个物理块中设有一个指针，指，并且在每一个物理块中设有一个指针，指向下一个物理块的位置，从而将存放同

7、一个文件的物理块链向下一个物理块的位置，从而将存放同一个文件的物理块链接起来。因为磁盘空闲块的管理是用空闲块链的方法，所以接起来。因为磁盘空闲块的管理是用空闲块链的方法，所以这种存储分配也称为这种存储分配也称为空闲块链法空闲块链法。如图。如图5-12所示。所示。 7.3 文件的存储设备7.3.3 存储空间的分配与回收存储空间的分配与回收2链接结构与链接分配链接结构与链接分配 （2）采用的数据结构：）采用的数据结构： 文件目录。文件目录。它用来记录文件在外存空间的分配情况，它用来记录文件在外存空间的分配情况，包括文件名和首块地址。包括文件名和首块地址。 空闲块链。空闲块链。在文件存储设备上的每个

8、空闲块中设立一在文件存储设备上的每个空闲块中设立一个链接指针，指向下一个空闲块，从而将所有的空闲块链接个链接指针，指向下一个空闲块，从而将所有的空闲块链接在一起，并设立一个头指针指向空闲块链的第一个物理块。在一起，并设立一个头指针指向空闲块链的第一个物理块。 链接指针。链接指针。在每一个物理块中设置一个指针，用于指在每一个物理块中设置一个指针，用于指向下一个物理块。向下一个物理块。 7.3 文件的存储设备7.3.3 存储空间的分配与回收存储空间的分配与回收2链接结构与链接分配链接结构与链接分配 （3）外存空间的分配与回收）外存空间的分配与回收 当请求当请求分配外存空间分配外存空间时，系统依次从

9、空闲块链中，取出时，系统依次从空闲块链中，取出几块分配给该文件，把最后一个物理块的指针设为空值，并几块分配给该文件，把最后一个物理块的指针设为空值，并调整空闲块链的头指针。在文件目录中增加一条记录，填入调整空闲块链的头指针。在文件目录中增加一条记录，填入该文件的文件名和首块地址。若空间不足，则给出提示。该文件的文件名和首块地址。若空间不足，则给出提示。 当当撤消一个文件撤消一个文件时，系统根据文件目录，收回其存储空时，系统根据文件目录，收回其存储空间，并将收回的空闲块依次插入空闲块链首，同时删除该文间，并将收回的空闲块依次插入空闲块链首，同时删除该文件在文件目录中的记录。件在文件目录中的记录。

10、7.3 文件的存储设备7.3.3 存储空间的分配与回收存储空间的分配与回收2链接结构与链接分配链接结构与链接分配 （4）特点：）特点： （1）文件可以存放在一个不连续的外存空间中，这种以）文件可以存放在一个不连续的外存空间中，这种以链接结构存放的文件称为链接文件或串联文件。链接结构存放的文件称为链接文件或串联文件。 （2）这种空间分配方法较好地解决了外存）这种空间分配方法较好地解决了外存“碎片碎片”的问的问题，提高了外存的利用率；文件可以实现动态增长；链接结题，提高了外存的利用率；文件可以实现动态增长；链接结构适用于顺序存取的文件。构适用于顺序存取的文件。 （3）文件只能按照文件指针链顺序访问

11、，查找效率低。）文件只能按照文件指针链顺序访问，查找效率低。 7.3 文件的存储设备7.3.3 存储空间的分配与回收存储空间的分配与回收2链接结构与链接分配链接结构与链接分配 （5）空闲块链的链接方法）空闲块链的链接方法 空闲块链的链接方法因系统不同而不同，常用的链接方空闲块链的链接方法因系统不同而不同，常用的链接方法有：按空闲区大小顺序链接，按释放先后顺序链接，按成法有：按空闲区大小顺序链接，按释放先后顺序链接，按成组链接。前两种方法比较直观，容易理解。这里主要介绍成组链接。前两种方法比较直观，容易理解。这里主要介绍成组链接法。组链接法。 成组链接法成组链接法是将空闲块分成若干组，其中每组空

12、闲块数是将空闲块分成若干组，其中每组空闲块数可以相同也可以不同，再用指针将组与组链接起来，在这种可以相同也可以不同，再用指针将组与组链接起来，在这种链接法中，系统根据磁盘块数，开辟若干块来专门登记系统链接法中，系统根据磁盘块数，开辟若干块来专门登记系统当前拥有的空闲块的块号。当前拥有的空闲块的块号。 7.3 文件的存储设备7.3.3 存储空间的分配与回收存储空间的分配与回收3索引结构与索引分配索引结构与索引分配 （1）基本原理）基本原理 索引结构将文件存放在外存的若干个物理块中，并为每索引结构将文件存放在外存的若干个物理块中，并为每个文件建立一张索引表，索引表中的每条记录存放文件信息个文件建立

13、一张索引表，索引表中的每条记录存放文件信息的逻辑块号和与之对应的物理块号。系统通过文件索引表来的逻辑块号和与之对应的物理块号。系统通过文件索引表来完成对文件的操作。完成对文件的操作。 在这种方法中，因为磁盘存储空间的管理采用的是位示在这种方法中，因为磁盘存储空间的管理采用的是位示图，所以，这种存储管理也称为图，所以，这种存储管理也称为位示图法位示图法。如图。如图5-14所示。所示。 7.3 文件的存储设备7.3.3 存储空间的分配与回收存储空间的分配与回收3索引结构与索引分配索引结构与索引分配 （2）采用的数据结构）采用的数据结构 文件目录。文件目录。记录每个文件的文件名和索引表地址。记录每个

14、文件的文件名和索引表地址。 索引表。索引表。记录该文件中每个逻辑块号和与之存储对应记录该文件中每个逻辑块号和与之存储对应的物理块号。文件的逻辑块与物理块的大小相同。的物理块号。文件的逻辑块与物理块的大小相同。 位示图。位示图。用位示图记录外存空间的使用情况和剩余的用位示图记录外存空间的使用情况和剩余的空闲块数，包括标志位和空闲块数两部分。标志位用一个二空闲块数，包括标志位和空闲块数两部分。标志位用一个二进制位表示其对应的一个物理块的状态，其值为进制位表示其对应的一个物理块的状态，其值为“1”时表示时表示块已分配，为块已分配，为“0”时表示块未分配。位示图的大小由磁盘块时表示块未分配。位示图的大

15、小由磁盘块的总块数决定。的总块数决定。 7.3 文件的存储设备7.3.3 存储空间的分配与回收存储空间的分配与回收3索引结构与索引分配索引结构与索引分配 （3）外存空间的分配与回收。）外存空间的分配与回收。 当文件请求分配外存空间时，当文件请求分配外存空间时，首先首先计算该文件所需要的计算该文件所需要的物理块数（文件长度物理块数（文件长度/块的大小），块的大小），然后然后用该块数与位示图中用该块数与位示图中的空闲块数比较。若文件块数大于空闲块数，则显示外存空的空闲块数比较。若文件块数大于空闲块数，则显示外存空间不足的信息，拒绝分配外存空间；否则，系统为该文件建间不足的信息，拒绝分配外存空间；否

16、则，系统为该文件建立一张索引表，在文件目录中登记该文件的名字和索引表的立一张索引表，在文件目录中登记该文件的名字和索引表的起始地址，并顺序扫描位示图，找出一组值为起始地址，并顺序扫描位示图，找出一组值为“0”的二进制的二进制位。然后经过简单的换算就可以得到物理盘块号，填入该文位。然后经过简单的换算就可以得到物理盘块号，填入该文件的索引表，并将位示图中的这些位改为件的索引表，并将位示图中的这些位改为“1”。最后最后，修改，修改位示图中的空闲块数，即减去文件所需要的存储块数。位示图中的空闲块数，即减去文件所需要的存储块数。7.3 文件的存储设备7.3.3 存储空间的分配与回收存储空间的分配与回收3

17、索引结构与索引分配索引结构与索引分配 （3）外存空间的分配与回收。）外存空间的分配与回收。 当删除文件，也就是回收磁盘空间时，通过文件目录找当删除文件，也就是回收磁盘空间时，通过文件目录找到该文件的索引表，根据索引表找到该文件所有逻辑块占用到该文件的索引表，根据索引表找到该文件所有逻辑块占用的物理块号，计算出物理块在位示图中的行号和列号，将该的物理块号，计算出物理块在位示图中的行号和列号，将该位清位清“0”。最后，删除该文件的索引表，并删除文件目录中。最后，删除该文件的索引表，并删除文件目录中的相应记录。的相应记录。 7.3 文件的存储设备7.3.3 存储空间的分配与回收存储空间的分配与回收3

18、索引结构与索引分配索引结构与索引分配 （4）特点：）特点： 文件可以通过索引表存放在一个不连续的外存空间，文件可以通过索引表存放在一个不连续的外存空间，这种以索引结构存放的文件称为索引文件。这种以索引结构存放的文件称为索引文件。 较好地解决了磁盘较好地解决了磁盘“碎片碎片”的问题，提高了外存的利的问题，提高了外存的利用率，文件可以实现动态地增长，适宜文件记录的增加和删用率，文件可以实现动态地增长，适宜文件记录的增加和删除操作，索引结构可用于顺序存取和随机存取的文件。除操作，索引结构可用于顺序存取和随机存取的文件。 索引表的引用增加了系统开销。对于小文件，其索引索引表的引用增加了系统开销。对于小

19、文件，其索引表的利用率较少。表的利用率较少。7.3 文件的存储设备7.3.4 存储空间分配举例存储空间分配举例【例【例7-5】有一磁盘组共有】有一磁盘组共有10个盘面，每个盘面上有个盘面，每个盘面上有100个磁个磁道，每个磁道有道，每个磁道有16个扇区。假定分配以扇区为单位，若使用个扇区。假定分配以扇区为单位，若使用位示图管理磁盘空间，问位示图需要占用多少空间？若空闲位示图管理磁盘空间，问位示图需要占用多少空间？若空闲文件目录的每条记录占用文件目录的每条记录占用5B，问何时空闲文件目录所需要的，问何时空闲文件目录所需要的空间大于位示图？空间大于位示图？【解】因磁盘组扇区总数为：【解】因磁盘组扇

20、区总数为：16*100*10=16000，所以位示，所以位示图的标志位需要图的标志位需要16000位位=2000B。 位示图中的空闲块数的取值范围为位示图中的空闲块数的取值范围为016000，可以用，可以用2B存储。存储。 位示图的大小为位示图的大小为2000B+2B=2002B。 而空闲文件目录的每条记录占而空闲文件目录的每条记录占5B，2002B可以存放的表目可以存放的表目数为：数为：2002/5400，所以，当空闲文件目录数大于，所以，当空闲文件目录数大于400时，时，空闲文件目录所需要的空间大于位示图。空闲文件目录所需要的空间大于位示图。 7.3 文件的存储设备7.3.4 存储空间分配

21、举例存储空间分配举例【例【例7-6】设某文件为链接文件，由】设某文件为链接文件，由5条逻辑记录组成，每条条逻辑记录组成，每条逻辑记录的大小与磁盘块大小相等，均为逻辑记录的大小与磁盘块大小相等，均为512B，并依次存放，并依次存放在在50、121、75、80、63号盘块上。若要存取文件的第号盘块上。若要存取文件的第1569逻辑地址处的信息，问要访问哪一个磁盘块？逻辑地址处的信息，问要访问哪一个磁盘块？【解】要存取文件的第【解】要存取文件的第1569逻辑地址处的信息，应首先计算逻辑地址处的信息，应首先计算该信息所在的逻辑块号：该信息所在的逻辑块号： 逻辑块号逻辑块号=1569 / 512的商的商

22、= 3 即要访问的逻辑记录号为即要访问的逻辑记录号为3。根据文件的存储顺序，要访。根据文件的存储顺序，要访问的物理盘块号为问的物理盘块号为80号磁盘块。号磁盘块。返回7.4 文件目录管理 文件管理的主要目标文件管理的主要目标是实现文件的是实现文件的按名存取按名存取。为此，系。为此，系统必须为每个文件建立一个由文件名到物理地址的映射，这统必须为每个文件建立一个由文件名到物理地址的映射，这种映射信息及其他管理信息组成了该文件的文件说明。系统种映射信息及其他管理信息组成了该文件的文件说明。系统把若干个文件说明放在一张表格中，该表格就是把若干个文件说明放在一张表格中，该表格就是文件目录文件目录。7.4

23、.1 文件目录的基本概念文件目录的基本概念1文件的组成文件的组成 从文件的管理角度看，一个文件包括两部分：文件体和从文件的管理角度看，一个文件包括两部分：文件体和文件控制块。文件控制块。文件体文件体即文件本身。即文件本身。文件控制块文件控制块（FCB：File Control Block）也称为文件说明，它是为文件设置的用于描）也称为文件说明，它是为文件设置的用于描述和控制文件的数据结构，其中包括文件名、文件类型、文述和控制文件的数据结构，其中包括文件名、文件类型、文件结构、文件的存储位置、文件长度、文件的访问权限、文件结构、文件的存储位置、文件长度、文件的访问权限、文件的建立日期和时间等属性

24、。图件的建立日期和时间等属性。图5-16给出了给出了MS-DOS的文件的文件控制块内容。控制块内容。 文件管理程序借助于文件控制块中的信息，实现对文件文件管理程序借助于文件控制块中的信息，实现对文件的各种操作。的各种操作。文件与文件控制块一一对应文件与文件控制块一一对应。7.4 文件目录管理7.4.1 文件目录的基本概念文件目录的基本概念2文件目录文件目录 文件目录文件目录是指存放文件有关信息的一种数据结构。它包是指存放文件有关信息的一种数据结构。它包含多条记录，每条记录为一个文件的文件控制块（含多条记录，每条记录为一个文件的文件控制块（FCB）的）的有关信息。最简单的记录包含文件名和文件的起

25、始地址，用有关信息。最简单的记录包含文件名和文件的起始地址，用以建立文件名和存储地址的对应关系。较复杂的记录包含文以建立文件名和存储地址的对应关系。较复杂的记录包含文件控制块的全部内容，此时，文件目录就是文件控制块的集件控制块的全部内容，此时，文件目录就是文件控制块的集合。合。 文件目录是文件实现按名存取的重要手段文件目录是文件实现按名存取的重要手段。通常，一个通常，一个文件目录也被看成一个文件，称为目录文件，它一般建立在文件目录也被看成一个文件，称为目录文件，它一般建立在辅存上。文件目录的管理形式可以分为一级目录、二级目录、辅存上。文件目录的管理形式可以分为一级目录、二级目录、多级目录三种。

26、多级目录三种。 7.4 文件目录管理7.4.1 文件目录的基本概念文件目录的基本概念2文件目录。文件目录。对文件目录的管理有以下要求：对文件目录的管理有以下要求： （1）实现）实现“按名存取按名存取”。即用户只需要提供文件名，就即用户只需要提供文件名，就可以对文件进行存取。这是目录管理中最基本的功能，也是可以对文件进行存取。这是目录管理中最基本的功能，也是文件系统向用户提供的最基本的服务。文件系统向用户提供的最基本的服务。 （2）提高对目录的检索速度。）提高对目录的检索速度。合理地组织目录结构，可合理地组织目录结构，可以加快对目录的检索速度，从而加快对文件的存取速度。这以加快对目录的检索速度，

27、从而加快对文件的存取速度。这是在设计一个大、中型文件系统时，所追求的主要目标。是在设计一个大、中型文件系统时，所追求的主要目标。 （3）文件共享。）文件共享。在多用户系统中，应允许多个用户共享在多用户系统中，应允许多个用户共享一个文件，这样，只需在外存中保留一份该文件的副本，就一个文件，这样，只需在外存中保留一份该文件的副本，就可以供不同的用户使用。这样，可以节省大量的外存空间。可以供不同的用户使用。这样，可以节省大量的外存空间。 （4）允许文件重名。）允许文件重名。系统应允许不同用户对不同文件取系统应允许不同用户对不同文件取相同的名字，以便于用户按照自己的习惯命名和使用文件。相同的名字，以便

28、于用户按照自己的习惯命名和使用文件。7.4 文件目录管理7.4.2 一级目录一级目录1基本原理基本原理 一级目录，也称为单级目录，是一种最简单、最原始的一级目录，也称为单级目录，是一种最简单、最原始的目录结构。它采用的方法是为外存的全部文件建立一张如图目录结构。它采用的方法是为外存的全部文件建立一张如图5-17所示的目录表。表中包括全部文件的文件名、索引表的所示的目录表。表中包括全部文件的文件名、索引表的始址以及文件的其他属性，如文件长度、文件类型等。每个始址以及文件的其他属性，如文件长度、文件类型等。每个文件占据表中的一条记录。该目录表存放在外存的某个固定文件占据表中的一条记录。该目录表存放

29、在外存的某个固定区域，需要时系统将其全部或部分调入主存。区域，需要时系统将其全部或部分调入主存。7.4 文件目录管理7.4.2 一级目录一级目录1基本原理基本原理 文件系统通过该文件系统通过该目录表目录表提供的信息对文件进行创建、查提供的信息对文件进行创建、查找和删除等操作。找和删除等操作。（1）当）当建立一个新文件建立一个新文件时，首先确定该文件在表目中是否时，首先确定该文件在表目中是否惟一，若与已有文件同名，提示用户重新起名或覆盖已有的惟一，若与已有文件同名，提示用户重新起名或覆盖已有的文件。若不与已有的文件同名，则从目录表中找出一个空表文件。若不与已有的文件同名，则从目录表中找出一个空表

30、目，将新文件的相关信息填入其中。目，将新文件的相关信息填入其中。（2）当）当删除文件删除文件时，首先从目录表中找到该文件的目录项，时，首先从目录表中找到该文件的目录项，从中找到该文件索引表的始址，删除文件的索引表，然后清从中找到该文件索引表的始址，删除文件的索引表，然后清除该文件所占用的目录项。除该文件所占用的目录项。（3）当）当对文件进行访问对文件进行访问时，系统首先根据文件名去查找文时，系统首先根据文件名去查找文件目录，以确定该文件是否存在。如果存在，根据该文件的件目录，以确定该文件是否存在。如果存在，根据该文件的索引表，经过合法性检查后，完成对文件的操作；否则，显索引表，经过合法性检查后

31、，完成对文件的操作；否则，显示文件不存在的信息。示文件不存在的信息。 7.4 文件目录管理7.4.2 一级目录一级目录2特点特点 （1）目录结构易于实现，管理简单，只需要建立一个文）目录结构易于实现，管理简单，只需要建立一个文件目录，对文件的所有操作，都是通过该文件目录实现的。件目录，对文件的所有操作，都是通过该文件目录实现的。 （2）易发生重名问题。）易发生重名问题。 （3）当文件较多时，查找时间较长。）当文件较多时，查找时间较长。 （4）不便于实现文件共享，适用于）不便于实现文件共享，适用于PC机的单用户系统。机的单用户系统。7.4 文件目录管理7.4.3 二级目录二级目录1基本原理基本原

32、理 为了克服单级目录结构所存在的缺点，可以把单级目录为了克服单级目录结构所存在的缺点，可以把单级目录扩充为二级目录。扩充为二级目录。 在二级目录中，有主文件目录和用户文件目录。在在二级目录中，有主文件目录和用户文件目录。在主文主文件目录件目录中，每个用户文件目录都占有一个目录项，其中包括中，每个用户文件目录都占有一个目录项，其中包括用户名和指向该用户目录文件的指针。用户文件的文件说明用户名和指向该用户目录文件的指针。用户文件的文件说明组成的目录文件称为组成的目录文件称为用户文件目录用户文件目录，不同的用户拥有不同的，不同的用户拥有不同的用户文件目录，这些文件目录具有相似的结构，由用户所有用户文

33、件目录，这些文件目录具有相似的结构，由用户所有文件的文件控制块组成。二级文件目录结构如图文件的文件控制块组成。二级文件目录结构如图5-18所示。所示。 7.4 文件目录管理7.4.3 二级目录二级目录2特点特点 （1）提高了检索目录的速度。）提高了检索目录的速度。 （2）可以解决用户文件重名问题。）可以解决用户文件重名问题。 （3）可以使不同用户共享同一个文件。）可以使不同用户共享同一个文件。 （4）可以实现对文件的保护和保密。）可以实现对文件的保护和保密。 （5）二级文件目录虽然解决了不同用户之间文件同名的）二级文件目录虽然解决了不同用户之间文件同名的问题，但是，同一用户的文件不能同名。当一

34、个用户的文件问题，但是，同一用户的文件不能同名。当一个用户的文件很多时，这个矛盾就比较突出了。很多时，这个矛盾就比较突出了。 7.4 文件目录管理7.4.4 多级目录多级目录1基本原理基本原理 为了解决用户文件同名的问题为了解决用户文件同名的问题，可以把二级目录的层次，可以把二级目录的层次关系加以推广，就形成了多级目录。关系加以推广，就形成了多级目录。 在二级目录结构中，如果进一步允许用户创建自己的子在二级目录结构中，如果进一步允许用户创建自己的子目录并相应地组织自己的文件，即可以形成三级目录结构，目录并相应地组织自己的文件，即可以形成三级目录结构，依此类推，还可以进一步形成多级目录。通常把三

35、级或三级依此类推，还可以进一步形成多级目录。通常把三级或三级以上的目录结构称为以上的目录结构称为树型目录结构树型目录结构。 在树型目录结构中，除了最低一级外，其他每一级存放在树型目录结构中，除了最低一级外，其他每一级存放的都是下一级目录或文件的说明信息，最高层为根目录，最的都是下一级目录或文件的说明信息，最高层为根目录，最低层为文件。低层为文件。UNIX和和DOS系统中都采用了树型目录结构，如系统中都采用了树型目录结构，如图图5-19所示。所示。 7.4 文件目录管理7.4.4 多级目录多级目录1基本原理基本原理 当要访问某个文件时，往往使用当要访问某个文件时，往往使用路径名路径名来标识文件。

36、来标识文件。 文件的路径名是从根目录出发，直到所要找到的文件，文件的路径名是从根目录出发，直到所要找到的文件，将所经过的各目录名用分隔符（通常是将所经过的各目录名用分隔符（通常是“”）连接起来而形）连接起来而形成的字符串。从根目录出发的路径称为成的字符串。从根目录出发的路径称为绝对路径绝对路径。 当目录的层次较多时，从根目录出发查找文件很费时间。当目录的层次较多时，从根目录出发查找文件很费时间。为此引入了为此引入了当前目录当前目录，即由用户在一定时间内指定某个目录，即由用户在一定时间内指定某个目录为当前目录，当用户要访问某个文件时，只需要给出从当前为当前目录，当用户要访问某个文件时，只需要给出

37、从当前目录出发到要查找的文件之间的路径。从当前目录出发的路目录出发到要查找的文件之间的路径。从当前目录出发的路径称为径称为相对路径相对路径。用相对路径可以缩短搜索路径，提高搜索。用相对路径可以缩短搜索路径，提高搜索速度。速度。 7.4 文件目录管理7.4.4 多级目录多级目录2特点特点 （1）层次清楚。）层次清楚。 （2）解决了用户文件重名问题。）解决了用户文件重名问题。 （3）搜索速度快。）搜索速度快。 7.4 文件目录管理7.4.5 目录管理举例目录管理举例【例【例7-7】假定磁盘块的大小为】假定磁盘块的大小为1KB，对于，对于540MB的硬盘，的硬盘，其文件分配表其文件分配表FAT需要占

38、用多少存储空间？当硬盘容量为需要占用多少存储空间？当硬盘容量为1.2GB时，时，FAT需要占用多少空间？需要占用多少空间？【解】因硬盘的大小为【解】因硬盘的大小为540MB，磁盘块的大小为，磁盘块的大小为1KB，所以，所以该硬盘的总盘块数为：该硬盘的总盘块数为：540MB/1KB=540K（个）（个） 又因又因512K540K1024K，故，故540K个盘块需要用个盘块需要用20位二位二进制表示，即文件分配表的每个表目为进制表示，即文件分配表的每个表目为2.5B。FAT需要占用需要占用的存储空间总数为：的存储空间总数为：2.5B*540K=1350KB。 当硬盘大小为当硬盘大小为1.2GB时，

39、硬盘共有盘块数：时，硬盘共有盘块数：1.2GB/1KB=1.2M个。需要用个。需要用21位二进制表示。为了方便对位二进制表示。为了方便对文件分配表的存取，每个表目用文件分配表的存取，每个表目用24位二进制表示，即文件分位二进制表示，即文件分配表的每个表目大小为配表的每个表目大小为3B。所以，。所以，FAT需要占用的存储空间需要占用的存储空间总数为：总数为：3B*1.2M=3.6MB。 返回7.5 文件共享与安全7.5.1 文件共享文件共享1基本概念基本概念 文件共享文件共享是指一个文件可以被多个授权的用户共同使用。是指一个文件可以被多个授权的用户共同使用。文件的共享不仅可以减少文件复制操作所花

40、费的时间，节省文件的共享不仅可以减少文件复制操作所花费的时间，节省大量的存储空间，还能让不同用户完成各自的任务，实现用大量的存储空间，还能让不同用户完成各自的任务，实现用户间的合作。但是，文件的共享是有条件的，是要加以控制户间的合作。但是，文件的共享是有条件的，是要加以控制的。的。 文件的共享必须文件的共享必须解决两个问题解决两个问题：一是一是如何实现共享，如何实现共享，二二是是如何对各类共享文件的用户进行存取控制。如何对各类共享文件的用户进行存取控制。 文件的文件的共享分两种情况共享分两种情况：第一种第一种情况是任何时刻只允许情况是任何时刻只允许一个用户使用共享文件。一个用户使用共享文件。另

41、一种另一种情况是允许多个用户同时使情况是允许多个用户同时使用同一个共享文件。用同一个共享文件。 7.5 文件共享与安全5.5.1 文件共享文件共享2实现文件共享的方法实现文件共享的方法 （1）绕弯路法。）绕弯路法。允许每个用户获得一个允许每个用户获得一个“当前目录当前目录”，用户访问的所有文件都是相对于当前目录的；当所访问的文用户访问的所有文件都是相对于当前目录的；当所访问的文件不在其当前目录下时，可以通过件不在其当前目录下时，可以通过“向上走向上走”的方式去访问的方式去访问其上级目录。其上级目录。 这种文件共享方式是低效的，因为，为了访问一个不在这种文件共享方式是低效的，因为，为了访问一个不

42、在当前目录下的共享文件时，通常需要花费很多时间去访问多当前目录下的共享文件时，通常需要花费很多时间去访问多级目录，也就是说要绕很大的弯路。级目录，也就是说要绕很大的弯路。 7.5 文件共享与安全7.5.1 文件共享文件共享2实现文件共享的方法实现文件共享的方法 （2）基本目录法。）基本目录法。早期实现文件共享的另一种有效方法，早期实现文件共享的另一种有效方法，就是在文件系统中设置一个基本目录，每个文件在该目录中就是在文件系统中设置一个基本目录，每个文件在该目录中均占有一个目录项，用于给出对应于该文件名的惟一标识符，均占有一个目录项，用于给出对应于该文件名的惟一标识符，以及该文件的有关说明信息。

43、例如，文件的物理地址、存取以及该文件的有关说明信息。例如，文件的物理地址、存取控制和管理等信息。此外，每个用户都有一个符号文件目录，控制和管理等信息。此外，每个用户都有一个符号文件目录，其中每一个目录项中都含有该文件的符号名及其惟一的标识其中每一个目录项中都含有该文件的符号名及其惟一的标识符。符。 7.5 文件共享与安全7.5.1 文件共享文件共享2实现文件共享的方法实现文件共享的方法 （3）连访法。）连访法。为了提高对共享文件的访问速度，可以在相为了提高对共享文件的访问速度，可以在相应的目录项之间进行链接。具体方法是使一个目录中的目录应的目录项之间进行链接。具体方法是使一个目录中的目录项直接

44、指向另一个目录中的目录项，在采用连访方法实现文项直接指向另一个目录中的目录项，在采用连访方法实现文件共享时，应在文件说明中增加一连访属性，以指示文件说件共享时，应在文件说明中增加一连访属性，以指示文件说明中的物理地址是一个指向文件或共享文件的目录项的指针，明中的物理地址是一个指向文件或共享文件的目录项的指针，同时也应包括可以共享该文件的同时也应包括可以共享该文件的“用户计数用户计数”，用来表示共，用来表示共有多少用户需要使用此文件。当没有任何用户需要此文件时，有多少用户需要使用此文件。当没有任何用户需要此文件时，可以将此共享文件撤消。可以将此共享文件撤消。 7.5 文件共享与安全7.5.2 文

45、件安全文件安全 文件安全文件安全是指避免合法用户有意或无意的错误操作破坏是指避免合法用户有意或无意的错误操作破坏文件，或非法用户访问文件。文件，或非法用户访问文件。 影响文件安全性的主要因素影响文件安全性的主要因素有：有： （1）人为因素。）人为因素。 （2）系统因素。）系统因素。 （3）自然因素。）自然因素。 为了为了确保文件系统的安全性确保文件系统的安全性，可以，可以采取以下措施采取以下措施： （1）通过存取控制机制来防止由人为因素引起的文件不）通过存取控制机制来防止由人为因素引起的文件不安全性。安全性。 （2）通过系统容错技术来防止系统部分的故障所造成的）通过系统容错技术来防止系统部分的

46、故障所造成的文件不安全性。文件不安全性。 （3）通过）通过“后备系统后备系统”来防止由自然因素所造成的不安来防止由自然因素所造成的不安全性。全性。7.5 文件共享与安全7.5.2 文件安全文件安全1文件保护文件保护 文件保护文件保护是指避免文件因有意或无意的错误操作使文件是指避免文件因有意或无意的错误操作使文件受到破坏。文件保护可以采用的措施有：受到破坏。文件保护可以采用的措施有： （1）防止系统故障造成的破坏。）防止系统故障造成的破坏。文件系统可以采用建立文件系统可以采用建立副本和定时转储的方法来保护文件。副本和定时转储的方法来保护文件。建立副本建立副本是指把同一个是指把同一个文件存放到不同

47、的存储介质上，当某一个存储介质上的文件文件存放到不同的存储介质上，当某一个存储介质上的文件被破坏时，可以用另一个存储介质上的文件副本来替换。被破坏时，可以用另一个存储介质上的文件副本来替换。定定时转储时转储是指定时地把文件转储到其他的存储介质上。当文件是指定时地把文件转储到其他的存储介质上。当文件发生故障时，就用转储的文件来恢复。发生故障时，就用转储的文件来恢复。 特点：特点：建立副本的方法简单，但是系统开销大，且文件建立副本的方法简单，但是系统开销大，且文件更新时，所有副本都必须更新。这种方法适用容量较小且极更新时，所有副本都必须更新。这种方法适用容量较小且极为重要的文件。定时转储的方法简单

48、，但是较为费时，在转为重要的文件。定时转储的方法简单，但是较为费时，在转储过程中一般要停止文件系统的使用。这种方法适用于容量储过程中一般要停止文件系统的使用。这种方法适用于容量较大的文件。较大的文件。 7.5 文件共享与安全7.5.2 文件安全文件安全1文件保护文件保护 （2）防止用户共享文件造成的破坏。）防止用户共享文件造成的破坏。为了防止用户共享文为了防止用户共享文件造成的破坏，文件系统可以采用对每个文件规定使用权限件造成的破坏，文件系统可以采用对每个文件规定使用权限的方法来保护文件。的方法来保护文件。 文件的使用权限可以设为：只能读、可读可写、只能执行、文件的使用权限可以设为：只能读、可

49、读可写、只能执行、不能删除等。对多用户共享的文件采用树型目录结构，凡得不能删除等。对多用户共享的文件采用树型目录结构，凡得到某级目录权限的用户就可以得到该目录所属的全部目录和到某级目录权限的用户就可以得到该目录所属的全部目录和文件。文件。7.5 文件共享与安全7.5.2 文件安全文件安全2文件保密文件保密 文件保密文件保密是指文件本身不得被未授权的用户访问，即防止他人窃取是指文件本身不得被未授权的用户访问，即防止他人窃取文件。实现文件保密采用的方法有：文件。实现文件保密采用的方法有： （1）设置口令。）设置口令。实现简单、保护信息少、节省存储空间。但是，可实现简单、保护信息少、节省存储空间。但

50、是，可靠性差，不能控制存取权限，口令容易泄露或被破解，适用于一般文件靠性差，不能控制存取权限，口令容易泄露或被破解，适用于一般文件的保密。的保密。 （2）加密。）加密。是指用户把文件信息翻译成密码形式保存，使用时再把是指用户把文件信息翻译成密码形式保存，使用时再把它解密，还原文件信息。采用这种方法保密性强，节省磁盘空间。但是，它解密，还原文件信息。采用这种方法保密性强，节省磁盘空间。但是，在加密和解密时，增加了系统开销。在加密和解密时，增加了系统开销。 （3）设置权限。）设置权限。是将每个用户的所有文件集中存放在一个用户权限是将每个用户的所有文件集中存放在一个用户权限表中，其中每个表目指明对应

51、文件的存取权限，把所有用户权限表集中表中，其中每个表目指明对应文件的存取权限，把所有用户权限表集中存放在一个特定的存储区中，当用户对一个文件提出存取要求时，系统存放在一个特定的存储区中，当用户对一个文件提出存取要求时，系统通过查找相应的权限表，判断其存取要求是否合法。采用这种方法，文通过查找相应的权限表，判断其存取要求是否合法。采用这种方法，文件的安全性较高。件的安全性较高。 返回7.6 文件使用7.6.1 文件的存取方法文件的存取方法 文件的存取方法不仅与文件的性质有关，还与用户如何文件的存取方法不仅与文件的性质有关，还与用户如何使用文件有关。根据对文件中记录的存取次序，存取方法可使用文件有关。根据对文件中记录的存取次序，存取方法可以分为以分为 ： （1）顺序存取）顺序存取是指按文件中的记录顺序依次进行读操作是指按文件中的记录顺序依次进行读操作或写操作的存取方法。或写操作的存取方法。 （2）随机存取）随机存取是指以任意的次序随机读文件中的记录或是指以任意的次序随机读文件中的记录或写文件中的记录。写文件中的记录。 7.