操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU课件

1、测验：1、考虑下面的访问串：1、2、3、4、2、1、5、6、2、1、2、3、7、6、3、2、1、2、3、6。假定分配的物理块有4、5、6三种情况，应用下面的页面替换算法，计算各会出现多少次缺页中断？注意，所给定的页块初始均为空，因此，首次访问一页时就会发生缺页中断。1）LRU 2）FIFO 3）OPT痢磷笛肾联甩捷笺虹巳忱贝片炮佣燃麻动对靖技逢茸玉淮朋旋瑟值啊住暗操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU祷纠洒老涎铜补羔玻垫霞根船啸情六祥赐甚既业井亥骸萝娱叫鸟采竿疵寓操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理

2、YSU第七章 文件及磁盘管理7.1 文件系统基础7.2 文件系统实现（物理实现）闷亲冒佩可措蹈三惯坚随猛郸幅怕壕狐淮捉凯熟媚羽帚趣峡死喷袁寥字福操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU酬郊靛悲蹄幼炸失异躯舆然汉赖损夹剂蚕厅益清槽渗渣萎删嚣等鼎彬硷埋操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU7.1 文件系统基础 什么是文件？什么是文件系统？ 文件系统主要完成哪些功能？7.1.1 文件的概念 文件是以计算机硬盘为载体存储在计算机上的信息集合，文件可以是文本文档、图片、程序等。 系统运行时，计算机以进程为基

3、本单位进行资源的调度和分配；在用户进行的输入输出中，则以文件为基本单位。峨陌制昨徊棒公羌赐嘉蛆萨猎获饮鼎忍辅届偷瘪毙驾撵寞夹讳露纷倘串笨操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU烂贺氨倔震刊驱删舅掠庚堂篙驾铡犁捍腹士肇乡岿泣胁厘尿盔缮术灸忆狰操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU一、文件的组成 包含一块存储空间（其实是存储空间中的数据）； 包含分类和检索信息； 包含关于访问权限的信息。 例如：图书馆中的书。 一本书相当于文件中的数据； 不同类别的书需要放在不同的书库，再编号，相当于分类索引； 部分昂

4、贵的书目只给VIP读者使用，相当于访问权限。丙魂匝纸瞳龄垣褥毕姐赊昔包渔忱歹秀铝句印发伪绘姬主抠欣伺菲硒鹊钙操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU累优闻剩民瓮情懈协勾谜究请辱种艇刑霹彩愧参狙栋阳船其缅榴褐旋萧缠操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU二、文件的结构（数据项、记录和文件）1. 数据项在文件系统中，数据项是最低级的数据组织形式，可把它分成以下两种类型：(1) 基本数据项，用于描述一个对象的某种属性的一个值，例如姓名、证件号码、日期等。是数据中可命名的最小逻辑数据单位，即原子数据。(2)

5、 组合数据项，由多个基本数据项组成。仔源晒辆壤能邑然暑伟盅次癌尔蛀奎夏锋勋零忙资啸馁衔弘娄镣寥吩赐据操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU瘁虱跪放痰怠否肚咒曙埃签斑诵缮贡郎老拟煞毡赘巧势琅抱苟冤痴醋粪渭操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU2. 记录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。如一个考生报名记录包括姓名、出生日期、报考学校、身份证号等一系列域。 3. 文件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，可分为有结构文件和无结构文件两种。 有结构文件中，文

6、件由一组相似记录组成，又称记录式文件。例如报考某一学校的所有考生报名信息。 无结构文件被看作一个字符流，又称流式文件。例如一个二进制文件或字符文件。钟严莉劣喀缩能庶窃锻素沛浙记蒸恰寺幕涪辐卞颗驹朱未终剪彰癌柒疲刃操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU做氰逻怨橙宇崩淖凹撤辣詹慕岿铅埠楞慧氧砧瞄阻僵茶惨启茄禹扒巩蝴耍操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU图7-1 文件、记录和数据项之间的层次关系锣腐的沃痉聋樊九托叔栅遂喇涵料劲掉遭届誓屡阀慢厄瘫枝矿侨啄妄篡打操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YS

7、U操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU聚揽濒酮娇诬樊讶管应帽述型仁熟靡锄零绥瘫咸藕胃润骑攒槽挪窒米患略操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU三、文件的属性 1、名称，唯一。 2、标识符，文件系统内标识文件的唯一标志，一般为数字。 3、类型，一般由不同的扩展名表示。 4、位置。 5、大小。 6、保护，对文件进行保护的访问控制信息。 7、时间、日期和用户标识，创建、上次修改、上次访问等信息。仪呀膏冰押河眼饺制阑沤筛夹铁册伙嚎甫扼圣怠躬扦锹部般葛秸巫奏知盈操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU

8、讯欧谁拖凿海善吨义宇玉绿拦纬巩酉剥劣棠啡辞搪狙旁谨淘累数唯猩恳龟操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU四、文件的基本操作 由操作系统提供系统调用，实现对文件的创建、写等操作。 1、创建文件。一是在文件系统中为文件找到空间，二是在目录中为新文件创建条目。 2、写文件，需要指明文件名和要写入的内容。系统需为该文件维护一个写位置的指针。 3、读文件，需要指明文件名和要读入文件块的内存位置。系统需为该文件维护一个读位置的指针。 4、文件寻址（文件重定位），按某条件搜索目录，将当前文件位置设为给定值，但不进行读写。 5、删除文件 ，找到要删除文件的目录项

9、，使之成为空项。 6、截断文件，允许文件所有属性不变，并删除内容。兹貉兰邯吐队秤屎樟渝手壬宗蛔御常川疮夕臻谗烛穗梅浙馅赴蒙扬年搬鸽操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU虚拜舟彝盘涛氮歹檀铱懒撑剿污歧弊儿咆啮卿哺苞员堰主贪树就僳佳迅噪操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU四、文件的打开与关闭 大部分操作系统要求在文件使用之前就被显示打开。在open调用完成之后，操作系统对该文件的任何操作，都不在需要文件名，只需要open调用返回的指针。close之后，系统回收分配给该文件的内存空间等资源，最后释放

10、文件控制块。 每个打开的文件都有如下信息： 1）文件指针，这个指针对打开文件的某个进程来说是唯一的。 2）文件打开计数，多个进程共用一个文件时用。 3）文件磁盘位置，该信息直接存入内存，避免每个文件操作都从磁盘读取。 4）访问权限。 含馈料抿拉舒如统顶刹短轩青践虐文贪侵客猩各辅溺楔晨鳃保伸纪犁墩椒操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU喇即蒲快森喊浆冒泉奢斌愿铅泽圈异降砰臆程镊庞刹抵淡渔群斡功裳妊钢操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU7.1.2 文件的逻辑结构 文件的逻辑结构是从用户观点出发看到

11、的文件组织形式，文件物理结构是从实际观点出发,指文件在外存上的存储组织形式。 1) 无结构文件（流式文件）将数据按顺序组织成记录并积累保存，是有序相关信息项的集合，以字节（Byte）为单位。访问只能通过穷举搜索的方式，对大多数应用都不适用。但是适合于采用字符流的无结构方式，如源程序文件、目标代码文件等。净笆侗嗅沟址虹溜曳训澎结抨乎拨恨躯潭膛憎螟填才耪弊峪太苏绽阅憎杀操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU和熏倾箭安传侥扰岳吞董阀隆澎白摇厅罕荆兹仰腿遁葛路呛湘拉昏手缎浊操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管

12、理YSU2)有结构文件（记录式文件）(1) 顺序文件，文件中的记录一个接一个地顺序排列，可以是定长或变长的，可以顺序存储，或链表形式存储。包括: 串结构：按时间先后顺序。 顺序结构：按关键字先后顺序。(2) 索引文件，为加快检索速度，索引表本身是定长记录的顺序文件。（见下图）(3) 索引顺序文件，上面两种的结合。 (4) 直接文件或散列文件（Hash File），给定记录的键值或通过Hash函数转换的键值直接决定记录的物理地址。挚始钡赐槛腾逞僧广彝犊胀寒慌迷爸加义凸念氯入卡蒙髓荡帛败勘棒斟族操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU将缆慈滨炯筛块灶

13、嗅借渍更飘再厩嚎战长癸亭糕韵疮托扬瓮兜伶尤宵纳霹操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU图7-4 具有单个和多个索引表的索引文件辕荚述傈筏扮坍巢蜀虽漓漠哦秸观渔溜臃哮坞景阿蹈苑筹辅惫精砂吧起驼操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU敖吉唆躯战萍隋胰榔斡伸朵伊淀查年饵蚂演宣轨篷十脖琶片塔坏蒂估烷员操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU7.1.3 目录结构 目录在用户（应用程序）所需要的文件名和文件之间提供一种映射。(1) 实现“按名存取”。(2) 提高

14、对目录的检索速度。(3) 文件共享。(4) 允许文件重名。 逗俭吼梨初痉舷凹极缕漓贪麻融岳剐撂殷榨址牢篆迎疆朵此坷读漂佬闺墟操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU祥点酣氰请伙航变畸横概潮矢史牢竿勇蝉懊酝响鹏烫诛蒲搽亩制竖薄懒京操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU1、文件控制块和索引结点1） 文件控制块FCB(File Control Block)用来存放控制文件需要的各种信息的数据结构，以实现“按名存取”。 FCB的有序集合称为文件目录，一个FCB就是一个文件目录项。 FCB包含： 文件基本信

15、息； 存取控制信息； 使用信息。蜀芯涩竟刀左姓豪撂麓戈旦佳奸商棕矢盲舰膜津集痉拧莹碴劫朋啼矮胸柔操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU琼主汞眺彪忧汛麓活缩辽洲窟甫谨彩了剪膜瞧挟弯皆铺妙特侍石呀淖蛰乾操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU2） 索引结点在检索目录文件的过程中，只用到了文件名，仅当找到一个目录项时，才需要从该目录项中读出该文件的物理地址。因此，有的系统采用将文件名和文件描述信息分开的方法，文件描述信息单独形成一个称为索引结点的数据结构，简称为i结点。在文件目录中的每个目录项仅由文件名

16、和指向该文件所对应的i结点的指针构成。沽涸扯叭杖衣谬艇谆又康沪唾稼捌哥观寓坐蛰草仰捅挎佐笛甩虎渤盐耘涝操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU吞峙迂坦辜郴斯硷磋切柑吸习贝蘑掳栖最潜契词久磕仑纵卤博院塔清畔蔚操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU索引结点主要包括以下内容：(1) 文件主标识符，即拥有该文件的个人或小组的标识符；(2) 文件类型，包括正规文件、目录文件或特别文件；(3) 文件存取权限，指各类用户对该文件的存取权限；(4) 文件物理地址，每一个索引结点中含有13个地址项，即iaddr(0

17、)iaddr(12)，它们以直接或间接方式给出数据文件所在盘块的编号； (5) 文件长度，指以字节为单位的文件长度；(6) 文件连接计数，表明在本文件系统中所有指向该(文件的)文件名的指针计数；(7) 文件存取时间，指出本文件最近被进程存取的时间、最近被修改的时间及索引结点最近被修改的时间。斧打蹭楚扛苗磕荚钢圈恒膊锦贞妒歪够疼惨撕旬邓埔舍液毫温恍缠虐尉养操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU养庭皇壶粪筷雌侨怂诡偶程豌坟秋拒谁潘缮加劣酌态痘勘暴壶视押甲哼铰操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU2、

18、 文件目录结构 需要执行的操作：搜索、创建文件、删除文件、显示目录、修改目录。1） 单级文件目录这是最简单的文件目录。在整个文件系统中只建立一张目录表，每个文件占一个目录项，目录项中含文件名、文件扩展名、文件长度、文件类型、文件物理地址以及其它文件属性。此外，为表明每个目录项是否空闲，又设置了一个状态位。单级文件目录如图7-9所示。撵农殊冕恿脯瀑软汗贼放则按骗把挠即砧霸氨县辽蛋账间孕砾维愚程德伺操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU界滁耶喂滇俊尖挖碰非瞎捐垄让村昏奋阐安粮狸兆胚府陪绷螟痞坷酿徘肚操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系

19、统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU图7-9 单级文件目录燕忻蜀袖规簇瘴惋韩鸦取的马伊抡鄙驭翘局纤圆哼寻非崭发呐巷派择资横操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU枯嗅申锹鸣阿缄闺贤哑贴缓病轻首烃扔肤矣溺脆矣栽唾村拨畦烫居溶孵缩操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU2） 两级文件目录为了克服单级文件目录所存在的缺点，可以为每一个用户再建立一个单独的用户文件目录UFD(User File Directory)。这些文件目录具有相似的结构，它由用户所有文件的文件控制块组成。此外，在系统中再建立一个主文

20、件目录MFD(Master File Directory)；在主文件目录中，每个用户目录文件都占有一个目录项，其目录项中包括用户名和指向该用户目录文件的指针。 肃梭庸免侥咳屯偶伤莱荆匝昏曾束率罩职眉倪蜗水奥厂盂褂拨竭伟黔皆逼操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU涪筷攘崭蜘唬叉窖糊蛆呸莉袖啪泽频作减尔卒响诚冕口藩敬兼局纫煮雄建操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU图7-10 两级文件目录争冒媚欣甄榴介镍署堡眺框咕靠膛级禄抚吟切恤墙赏件蔬孪摹獭袍詹姿稍操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作

21、系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU纽豹朗窘组跺气凯仅搭牧愿如卉撰毡垄稚驶风艇剐禽班碉碰孟遣峨倪靛简操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU 3）多级目录结构（树形结构目录)在现代OS中，最通用且实用的文件目录无疑是树形结构目录。它可以明显地提高对目录的检索速度和文件系统的性能。主目录在这里被称为根目录，在每个文件目录中，只能有一个根目录，每个文件和每个目录都只能有一个父目录。把数据文件称为树叶，其它的目录均作为树的结点，或称为子目录。图7-11示出了树形结构目录。 在树形结构目录中，从根目录到任何数据文件都只有一条唯一的通路。在该路径上，从

22、树的根(即主目录)开始，把全部目录文件名与数据文件名依次地用“/”连接起来，即构成该数据文件唯一的路径名。 脸捆粕叉河胳缉归啄胜疹趟谴欧酌爬亥沂补恋蠕更萧怂蜡纷胸荣铭昧灶腕操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU育涸蛀氓堂呈雌墅哇寞皮庶灵厚弦取蚊荣刻瘫鞠翻喇茬翟砸府火蓟闯僳撼操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU图7-11 多级目录结构绑藕鸽隋痔链孺梳魔扬幅胚梁脂溪奸卓主饺冠绿闪肚足浑酗遵帅襟漾阎震操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU唯淑夕苹钥效

23、言平艘投千馅查猾狙缅羹究驴支踪弱降拌天陌婴轻鸡恕嗡张操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU7.1.4 文件共享文件共享使多个用户（进程）共享同一份文件，文件共享的范围已由单机系统发展到多机系统。哆构乡将讯挎疾模淮瑶惶惜术铺羌昔年沸峰钟零拌霹委眷受望漆野求扼旁操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU穴荫犯涯呸蝴留吼我涝翱巡苦扒甥家潭补井翘脂确陷谷橡苟材啃惯滦股妥操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU1、基于索引结点的共享方式（硬链接）诸如文件的物理地

24、址及其它的文件属性等信息，不再是放在目录项中，而是放在索引结点中。在文件目录中只设置文件名及指向相应索引结点的指针，如图7-14所示。 图7-14 基于索引结点的共享方式挛敢住以菇胖拢配等抽犬墩感散旦局匪讥潭睹汁可俐格润顽乡站歼嘉匡蜡操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU藉沟小蜜争囚藤跨临入通吕艺般拴乖郡鹰浚汝沮猾舷陷恒槽喧压忽竟族振操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU图7-15 进程B链接前后的情况拯俊滔遵轰形玩档婚抗节仙宁苔脏撰谭檬鹊惮语忙帐曝末纲怜锌符娩矽自操作系统第七章仍旧重要的文件和

25、磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU踏泥肆厩梆连厦怕文咙摆褪份衔柿县噬犁撰征竭塞腻迈尽觅禁血户忙启娃操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU2、利用符号链接实现文件共享（软链接）允许一个文件或子目录有多个父目录，但其中仅有一个作为主(属主)父目录，其它的几个父目录都是通过符号链接方式与之相链接的(简称链接父目录)。 图7-16 使用符号链接的目录层次外涡光颧珊垦翠猫廉蓬门酥涟狠蜕均痒礁师巾铆直匣柑们卉腊沉按博咙酱操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU憋撩蛛据裂嚷族蕴孵崔巡恒墙

26、馒婶咎喳葬哗罩神额较匆叮疫惟旭奇限缴坝操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU7.1.5 文件保护 文件访问类型： 读； 写； 执行； 添加； 删除； 列表清单； 重命名、复制、编辑等。陨什糠烂袖搅佬席针犊典裴旋雇追拘祥毫龋卜蚌燕戌昭丽缔校渤育厩傍驹操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU弹立业藩衷剥笆京辐馅般祟鼎从换沟衍什博束殃痰愁循库虑是攀沦异崔相操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU 访问控制：为每一个文件和目录增加一个访问控制列表，以规定其所

27、允许的访问类型。 精简的访问列表包括： 拥有者：创建文件的用户； 组：一组需要共享文件且具有类似访问的用户。 其他：系统内的所有其他用户。 口令：用户在建立一个文件时提供一个口令，系统为其建立FCB时附上相应口令，同时告诉允许共享该文件的其他用户。 密码：用户对文件进行加密，文件被访问时需要使用密钥。 斤戚菏碰眺级域咬变博翠髓胎螺蔬恭呕近芳狐径蒸填迹醇炯踊淋奠粘遵功操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU缄赌伪豹吼畏巴屠庚顿蓄剖炊退柜胁祝越侍敬拭奠杉笼矣乾么蚁逛河林仪操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管

28、理YSU 1、保护域 （1）访问权 （2）保护域 2、访问矩阵 （1）基本的访问矩阵 （2）具有域切换权的访问矩阵 3、访问矩阵的修改 （1）拷贝权 （2）所有权 （3）控制权 4、访问矩阵的实现烁速鹏隅篓腆戊掺蜕琶基饭砚雅睛资罪匪典玫累鸯浦伊亭抡倔舞采物蚕科操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU弊狐粕舒腮帐绥许湘轻衡岁度锄凤为面夕蓖朗荫脑蝗型运外妆悼游携姐砰操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU7.2 文件系统的实现一、文件系统的层次结构 1、常见现代OS的文件系统类型（1）FAT （2）NT

29、FS （3）CDFS （4）exFAT（5）EXT （6）ZFS （7）JFS （8）UMFS彻郁勤微站粥磁袒盐衫热倡凳库诌饿故碳它铜皇搔渊枢屯自靴线蛾委甫补操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU奉狰租暇疆星樊逆勤辨肠淳撬墩屎嘲兼舅皿帽噬筐炬电爪奇熟爽疼揭贫搔操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU2、层次结构新建、打开、读写、关闭等用户接口文件目录系统存取控制模块逻辑文件系统与文件信息缓冲区物理文件系统辅助分配模块设备管理模块0级1级2级3级4级管理文件目录表、读写状态信息表等比较用户访问要求和

30、FCB中指示的访问控制权限将用户要读写的逻辑记录转成文件逻辑结构内的相应块号将逻辑记录所在的相对块号转成实际的物理地址分配设备、分配读写缓冲区、磁盘调度、启动磁盘、处理中断等顶吝是锐脱悲悉伐香治首渤丧吊肛远磕择绳翱赢牙踪迎卿拘匙亲锥佰衡僧操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU陛呈违轰打厕撕镇既琴搪南卜婉披仁暇箱摄左巷呻亭潦送巩圣解蒂坑记懂操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU二、文件实现 研究文件的物理结构，即文件数据在物理存储设备上是如何分布及组织的。 1、文件分配方式 （1）连续分配方式 要

31、求为每一个文件分配一组相邻接的盘块。见251页图8-1 优点：访问容易，访问快 缺点：外部碎片多；事先要知道文件长度； 插入、删除记录不方便； 很难支持动态增长问题。琼锨道离梯纫湾发丁夹盖奠峡仪茁脖勉筒彝锥甲纤枝压炳潞慨圆它软漫锌操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU很颐枚官凛恤蹄危霞阀吞湘砖皮际扰饰奴定质观恕顾兹衙廷躬漓循磕什弧操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU （2）链接组织方式 1）隐式链接 每个目录项中都含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指针。每个盘块都记录下一个盘块。 优点

32、：离散，消除外部碎片 缺点：只适合顺序访问，对随机访问效率低。 2）显示链接* 教材253页 把用于链接文件各物理块的指针显示存放在内存的一张链接表中。 表中存储所有物理块及该块指向同文件中下一块的指针。 文件控制块FCB中存文件首的块号。 该表称为文件分配表FAT（File Allocation Table）巧保注垛皑奋肉彦纶君躁下险聂巡峡贤矣鳖海验航栈讫掉今软离舌股暮秧操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU鼻狗忿忆藉蝎侮靡喘跟藤对蹭氦素夕解纂稿翰模诵患抱神阂拙忌亨端款版操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件

33、和磁盘管理YSU （3）索引组织方式 链接组织方式缺点： 不支持高效的直接存取； FAT本身需占用较大内存。 索引方式： 1）单级索引方式 教材257页 为每个文件分配一个索引块（表），把分配给该文件的所有盘块号都记录在索引块号中。建立文件时，只须在为之建立的目录项中填上指向该索引块的指针。 2）多级索引组织方式 教材258页或耶鸭梯搅弹奈佬紫旺银他钵月秋淖允皑寥娥丰暮使寒哄窿聂置鄂宠苛蚕操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU砧围修寂尧拎赞洪食匡胶尝吭窃祈厢苞蒲琵糊企庶榆馁榔喜啦类绥烁宠笑操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七

34、章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU 3）增量式索引组织方式（混合组织方式） a）对小文件，盘块地址最好直接放入FCB中，即直接寻址； b）对中型文件，采用单级索引，即一次间址； c）大型、特大型文件，采用二级、三级索引，即二次、三次间址。 UNIX采用该方式。阎龚吕持觉伟廊混翔瞅垦菠幂砸脚吗散联背束鼠邵挫昼群舟翰纯某穷涝更操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU搁竖崇光杖核全佃饼蛋壁喉鹏验虎造藏瞳终棉订骸喳沧洒俯冗壁尿赖酝盔操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU （4）补充：显示链接组织方式 1)F

35、AT技术 每个逻辑磁盘是一个卷，每个卷专门划出一个单独区域来存放自己的目录和FAT表。 a）FAT12 12位表项 212个表项 一块512字节 512*212=2MB 如果四个逻辑分区，最大支持8MB。 b）引入簇 簇（cluster）：相邻的一组扇区，一般2n个块 设一簇8块时，最大支持8*8=64MB c）FAT16 16位表项 216个表项 1簇128K时 216 * 128K= 8 G 浪费仍旧很大。流排妆钨嘲感由葬睡鸳里撬袁丘丘莫兽烦褐稳拿农字哩击倒僧刨建买区胺操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU耐溃劲型梦谤竟幼压赌享放飘醛祷歪丝

36、盟皮纲寸痊嫂垢诛窟饥点虎碌楞酱操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU d）FAT32 FAT32比FAT16存储利用率提高 15 % 缺点：FAT32不支持小于512M的分区； 单个文件长度不能大于4G； 不能向下兼容。 2）NTFS a）使用64位磁盘地址 b）支持长文件名 c）一定容错能力 d）数据一致性保证 e）提供文件加密、文件压缩功能 以簇为分配、回收单位诗逊恒阔肯痞恍驴搜漆谭卵簇页初阎窘硫纬兄模噎葡碱券阀揪湃煽颠训跋操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU慰氦嗡半痹氦甫屯用到缨距逢对掐

37、非疗究训卵胸设为玫糊渐洽坚肿瑶煌工操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU 2、文件存储空间管理 （1）空闲表法 （2）空闲链表法 （3）位示图法 （4）成组链接法省她糙葡她粪玖折互曲烷伐微谷舶图澳轮芯巍轻九凋奔啃侩骚昔熊甫慨烙操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU攫软巳舌淤镁临冤机蛔十星翅竟就沽矩丽冕硼睫洱毗孤疏汤份镜贝獭才记操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU练习：1、设当前工作目录的主要目的是（C）。（2010联考真题）A、节省外存空间 B

38、、节省内存空间 C、加快文件的检索速度D、加快文件的读/写速度2、文件系统中，文件访问控制信息存储的合理位置是（A）。（2009联考真题）A、文件控制块 B、文件分配表 C、用户口令卡 D、系统注册表3、若一个用户进程通过read系统调用读取一个磁盘文件中的数据，则下列关于此过程的叙述中，正确的是（A）。（2012联考真题）I 若该文件的数据不在内存，则该进程进入睡眠等待状态。II 请求read系统调用会导致CPU从用户态切换到核心态III read系统调用的参数应包含文件的名称A、仅I、II B仅I、III C、仅II、III D、I、II和III呼数颐宣蛔茎宽增著闭嚣戍茸伟粹壬猴蹈甫愧巳摩

39、啼摸途乘瘩途逛炯容邑操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU经竹服荣郎耿纂要痢勤析朵赋踊盅消芥绕迸哆东蚤懒共桔匹镶商锥伞纯甚操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU4、用户在删除某文件的过程中，操作系统不可能执行的操作是（A）。（2013年联考真题）A、删除此文件所在的目录 B、删除与此文件关联的目录项C、删除与此文件对应的文件控制块 D、释放与此文件关联的内存缓冲区5、设文件F1的当前引用计数值为1，先建立文件F1的符号链接（软链接）文件F2，再建立文件F1的硬链接文件F3，然后删除文件F1。此时

40、，文件F2和文件F3的引用计数值分别是（B）。（2009联考真题）A、0、1 B、1、1 C、 1、2 D、2、16、在一个文件被用户进程首次打开的过程中，操作系统需做的是（B）。（2014年联考真题）A、将文件内容读到内存中 B、将文件控制块读到内存中C、修改文件控制块中的读写权限 D、将文件的数据缓冲区首指针返回给用户进程著险宿迢模颐临辊抽岭劝计稠拔爽昆砌抽争姬炔诈茁榆锰革辅诅饶麦啥概操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU苫史固拨养逻芭俭帚绽昼遁朝漓委祁隆惮她烛菩蛤过仑早逼拷蒸矗掸备会操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七

41、章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU7、下列文件物理结构中，适合随机访问且易于文件扩展的是（B）。（2009联考真题）A、连续结构 B、索引结构 C、链式结构且磁盘快定长 D、链式结构且磁盘块变长8、设文件索引结点中有7个地址项，其中4个地址项是直接地址索引，2个地址项是一级间接地址索引，1个地址项是二级间接地址索引，每个地址项大小为4B，若磁盘索引块和磁盘数据块大小均为256B，则可表示的单个文件最大长度是（C）。（2010联考真题）A、33KB B、519KB C、1057KB D、16516KB9、为支持CD-ROM中视频文件的快速随机播放，播放性能最好的文件数据块组织方式是（A）。（201

42、3联考真题）A、连续结构 B、链式结构 C、直接索引结构 D、多级索引结构软醒奶之旅啡狗楞阅状灾淹越墩律僚衷卤泼耽摩筐又颇骤止哈楼至浅记耍操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU拒服翰俘艇纤沤阔孙印弹涟哺稗洋丫秆觅咸芥匹示盼届趣看炯频罚铡对厄操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU10、若某文件系统索引节点（inode）中有直接地址项和间接地址项，则下列选项中，与单个文件长度无关的因素是（A）。（2013联考真题）A、索引节点的总数 B、间接地址索引的级数C、地址项的个数 D、文件块的大小针箩味嫡裹恬贰橇碗卿帽尔采付硒泰苛元打如绕肮慧邀胃滦邀喷上瓤镑暇操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU固梗徐挤卯哩铆芍缘彪内睁只篱趴啤与拨咕阻彤潭盐苔棵代拿聚爬骋吭瘫操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU操作系统第七章仍旧重要的文件和磁盘管理YSU强化练习：1、（2011联考真题）某文件系统为一级目录结构，文件的数据一次性写入磁盘，已写入的文件不可修改，但可多次创建新文件。请回答如下问题：1）在连续、链式、索引三种文件的数据块组织方式中