中国计量大学计算机操作系统第7章

1、第七章 文件管理 .第七章第七章 文文 件件 管管 理理 7.1 7.1 文件和文件系统文件和文件系统 7.2 7.2 文件的逻辑结构文件的逻辑结构 7.3 7.3 文件目录文件目录7.4 7.4 文件共享文件共享第七章 文件管理 .7.1 文件和文件系统文件和文件系统 7.1.1 数据项、记录和文件数据项、记录和文件 数据项是最低级的数据组织形式；记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。一个记录应包含哪些数据项，取决于需要描述对象的哪个方面。文件记录1记录2记录n数据项1数据项2数据项nu文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合.第七章 文件管理 .7.1

2、.2 文件名和文件类型文件名和文件类型1. 文件名和扩展名文件名和扩展名 按用途分类：系统文件、用户文件、库文件2. 文件类型文件类型 按文件中数据的形式分类：源文件、目标文件、可执行文件按存取控制属性分类：只执行文件、只读文件、读写文件按组织形式和处理方式分类：普通文件、目录文件、特殊文件第七章 文件管理 .7.1.3 文件系统的层次结构文件系统的层次结构对象及其属性文件、目录、磁盘存储空间对对象操纵和管理的软件集合 文件管理系统的核心部分，包括：对文件存储空间的管理、对文件目录的管理、对文件读和写的管理、对文件的共享与保护、将文件的逻辑地址转换成物理地址。3) 文件系统的接口命令接口、程序

3、接口第七章 文件管理 .创建文件。 (2) 删除文件。 (3) 读文件。 (4) 写文件。 (5) 设置文件的读/写位置7.1.4 文件操作文件操作1. 最基本的文件操作最基本的文件操作2. 文件的文件的“打开打开”和和“关闭关闭”操作操作3. 其它文件操作其它文件操作第七章 文件管理 .2. 文件的文件的“打开打开”和和“关闭关闭”操作操作 所谓“打开”，是指系统将指名文件的属性(包括该文件在外存上的物理位置)从外存拷贝到内存打开文件表的一个表目中，并将该表目的编号(或称为索引)返回给用户。以后， 当用户再要求对该文件进行相应的操作时，便可利用系统所返回的索引号向系统提出操作请求。系统这时便

4、可直接利用该索引号到打开文件表中去查找，从而避免了对该文件的再次检索。如果用户已不再需要对该文件实施相应的操作时，可利用“关闭”(close)系统调用来关闭此文件，OS将会把该文件从打开文件表中的表目上删除掉。 7.1.4 文件操作文件操作第七章 文件管理 .7.2 文件的逻辑结构文件的逻辑结构 在系统中的所有文件存在两种形式的文件结构： (1) 文件的逻辑结构(File Logical Structure) 用户所观察到的文件组织形式，即文件由一系列的逻辑记录组成的，是用户可直接处理的数据及结构。又称为文件组织。 (2) 文件的物理结构，又称为文件的存储结构 文件在外存上的一种存储组织形式，

5、是用户不能看见的。第七章 文件管理 .7.2.1 文件逻辑结构的类型文件逻辑结构的类型 顺序文件、 索引文件、 索引顺序文件。 按文件是否有结构分类按文件是否有结构分类有结构文件 在记录式文件中，每个记录都用于描述实体集合的一个实体，各记录有着相同或不同数目的数据项。分为定长记录、变长记录。2) 无结构文件 系统中运行的源程序、可执行文件、库函数等。即流文件。2. 按文件的组织方式分类按文件的组织方式分类第七章 文件管理 .7.2.2 顺序文件顺序文件1. 顺序文件的排列方式顺序文件的排列方式 (1)串结构。记录按存入时间的先后排列，各记录之间的顺序与关键字无关。 (2)顺序结构。指文件中的所

6、有记录按关键字(词)排列。由一系列记录按某种顺序排列所形成的文件。2. 顺序文件的优缺点顺序文件的优缺点 顺序文件的最佳应用场合，是在对诸记录进行批量存取；不适用于交互应用的场合；如果想增加或删除一个记录， 都比较困难。第七章 文件管理 .7.2.3 记录寻址记录寻址R0R1R2R3RiLLLLLL2L3L4LL(i 1)LRptr(a) 定长记录文件L0R0L1R1RiWptr(b) 变 长记录文件Li00L0L0 1L1L0 L1 2Li(Lk 1)i1k0(Lk 1)ik01. 隐式寻址方式隐式寻址方式2. 显式寻址方式显式寻址方式 通过文件中记录的位置、利用关键字第七章 文件管理 .7

7、.2.4 索引文件索引文件(Index File) 索引号0长度 m指针 ptrm01m1imi索引表R0R1Ri逻辑文件1. 按关键字建立索引按关键字建立索引第七章 文件管理 .7.2.5 索引顺序文件索引顺序文件(Index Sequential File) 键An QiBao RongChen Lin逻辑地址姓 名An QiAn Kang其它属性Bao Rong逻辑文件图 6-5 索引顺序文件 第七章 文件管理 .7.2.6 直接文件和哈希文件直接文件和哈希文件 1. 直接文件直接文件 对于直接文件，则可根据给定的记录键值，直接获得指定记录的物理地址。换言之，记录键值本身就决定了记录的物

8、理地址。这种由记录键值到记录物理地址的转换被称为键值转换(Key to address transformation)。组织直接文件的关键，在于用什么方法进行从记录值到物理地址的转换。 第七章 文件管理 .2. 哈希哈希(Hash)文件文件 fHash函数目录表键值7.2.6 直接文件和哈希文件直接文件和哈希文件 l 利用Hash函数（或称散列函数）将关键字转换为相应记录的地址。第七章 文件管理 .7.3 文文 件件 目目 录录 对目录管理的要求如下：实现“按名存取”。 (2) 提高对目录的检索速度。 (3) 文件共享。 (4) 允许文件重名。 系统通过文件目录来组织文件。文件目录用于标识系统

9、中的文件及其物理地址，供检索时使用。第七章 文件管理 .7.3.1 文件控制块和索引结点文件控制块和索引结点 文件控制块文件控制块FCB(File Control Block) FCB是OS用来描述和控制文件的一个数据结构。基本信息类 文件名 ； 文件物理位置 ； 文件逻辑结构 ； 文件的物理结构 (2) 存取控制信息类 (3) 使用信息类 FCB与文件一一对应，FCB的有序集合被称作文件目录，每个文件控制块被称为目录项。第七章 文件管理 .2. 索引结点索引结点 检索目录文件只用到文件名，因此可将文件描述信息单独形成一个称为索引节点的数据结构，即i结点。在文件目录中的每个目录项仅由文件名和指

10、向该文件所对应的i结点。文件名索引结点编号文件名1文件名27.3.1 文件控制块和索引结点文件控制块和索引结点 UNIX目录文件每个文件建立两个索引：(1)磁盘索引结点(2)内存索引结点第七章 文件管理 .7.3.2 简单的文件目录简单的文件目录1. 单级目录结构单级目录结构 文件名扩展名文件长度物理地址文件类型文件说明状态位文件名1文件名2l 单级目录的优点：简单且能实现按名存取。l 缺点：(1) 查找速度慢 ；(2) 不允许重名 (3) 不便于实现文件共享 整个文件系统中只建立一张目录表。第七章 文件管理 .2. 两级文件目录两级文件目录 用户名WangZhangGao指向子目录指针Wan

11、g用户目录AlphaTestAlphaTestReportTestZhang用户目录ReportTestGao用户目录BetaDeviceMisxBetaDeviceMisx7.3.2 简单的文件目录简单的文件目录 每个用户建立一个用户文件目录UFD(User File Directory), 系统建立一个主文件目录MFD(Master File Directory). 第七章 文件管理 .ABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a897.3.3 树形结构目录树形结构目录路径名 当前目录 相对路径名，绝对路径名第七章 文件管理

12、 .7.3.4 目录查询技术目录查询技术 1. 线性检索法线性检索法 图 7-12 查找/usr/ast/mbox的步骤 第七章 文件管理 .2. Hash方法方法 建立一张Hash索引文件目录，利用Hash方法进行查询。即系统利用用户提供的文件名，并将它转换为文件目录的索引值，再利用该索引值到目录中去查找。7.3.4 目录查询技术目录查询技术 第七章 文件管理 .7.4 文文 件件 共共 享享AABBBBBCCCCC根目录?CCC7.4.1 基于有向无循环图实现文件共享基于有向无循环图实现文件共享1. 有向无循环图有向无循环图DAG(Directed Acyclic Graph)第七章 文件管理 .Wang用户文件目录Test rLee用户文件目录Test rcount2文件物理地址索引结点Test7.4.1 基于有向无循环图实现文件共享基于有向无循环图实现文件共享2. 利用索引结点利用索引结点第七章 文件管理 .C的目录ownerccount1链接前C的目录ownerccount2建立链接后B的目录B的目录ownerccount1拥有者删除文件后7.4.1 基于有向无循环图实现文件共享基于有向无循环图实现文件共享2. 利用索引结点利用索引结点第七章 文件管理 .7.4.2 利用符号链实现文件共享利用符号链实现文件共享 在利