操作系统课件第六章

第六章文件管理文件和文件系统文件的逻辑结构外存分配方式目录管理文件存储空间的管理文件共享与文件保护数据一致性控制5/22/20231文件的逻辑结构文件逻辑结构的类型顺序文件索引文件索引顺序文件直接文件和哈希文件5/22/20232文件逻辑结构的类型文件组织的两种观点用户观点（逻辑结构）：研究的是用户思维中的抽象文件，也叫逻辑文件。其目的是为用户提供一种结构清晰、使用简便的逻辑组织。用户按此去存储、检索和加工处理有关文件信息。实现观点（物理结构）：研究的是存储在物理设备介质上的实际文件，即物理文件。其目的是选择一些性能良好、设备利用率高的物理结构。系统按此和外部设备打交道，控制信息的传输。对逻辑结构的要求提高检索速度便于修改降低文件的存储费用5/22/20233文件逻辑结构的类型有结构文件记录式文件按记录长度分定长记录变长记录根据用户和系统管理需要分顺序文件索引文件索引顺序文件无结构文件流式文件其长度以字节为单位采用读写指针来指出下一个要访问的字符如源程序、可执行文件、库函数等5/22/20234文件逻辑结构的类型文件逻辑结构有结构文件（记录式）无结构文件（流式）定长记录变长记录顺序文件索引文件索引顺序文件5/22/20235文件逻辑结构的类型1.有结构文件定长记录：文件中所有记录的长度都是相同的，所有记录中的各数据项，都处在相同的位置，具有相同的顺序和长度。变长记录：指文件中各记录的长度不相同。顺序文件：由一系列记录按某种顺序排列所形成的文件，其中的记录通常是定长记录。索引文件：当记录为变长记录时，通常为之建立一张索引表，并为每个记录设置一张表项，以加快对记录的检索速度。索引顺序文件：是上述2种文件的一个结合，它为文件建立一张索引表，为每一组记录中的第一个记录设置一个表项。5/22/20236文件的逻辑结构文件逻辑结构的类型顺序文件索引文件索引顺序文件直接文件和哈希文件5/22/20237顺序文件逻辑记录的排序串结构

各记录之间的顺序与关键字无关通常由时间来决定存在问题顺序结构文件中的所有记录按关键字(词)排列记录号学号姓名性别出生时间11赵23钱34孙45李56周620吴5/22/20238顺序文件对顺序文件(SequentialFile)的读/写操作记录长度记录起始地址5/22/20239顺序文件顺序文件的优缺点优点结构简单，容易实现顺序文件的最佳应用场合，是在对诸记录进行批量存取时，即每次要读或写一大批记录只有顺序文件才能存储在磁带上，并能有效地工作缺点如果用户(程序)要求修改单个记录，顺序文件所表现出来的性能就可能很差如果想增加或删除一个记录，都比较困难（需移动大量数据）创建文件必须给出大小，不利于动态增长5/22/202310文件的逻辑结构文件逻辑结构的类型顺序文件索引文件索引顺序文件直接文件和哈希文件5/22/202311索引文件对定长记录文件，如果要查找第i个记录，可直接根据下式计算来获得第i个记录相对于第一个记录首址的地址Ai=i×L对于可变长度记录的文件，要查找其第i个记录时，须首先计算出该记录的首地址，Li为第i个记录长度5/22/202312索引文件索引文件的组织索引本身是一个定长记录的顺序文件，主文件中每个记录在索引表中占一个表项，可采用快速查找算法，如字典5/22/2023135/22/202314索引文件2、索引文件的检索步骤：（1）根据用户提供的关键字，利用折半查找法去检索索引表，从中找到相应的表项；（2）再利用该表项中给出的指向记录的指针值，去访问所需记录。（3）要向索引文件中增加一个记录，便须对索引表进行修改。3、优点

检索速度快，主要用于对信息处理的及时性要求较高的场合。4、缺点

存储费用高，因为除了主文件外，还需配置一张索引表，且每个记录都有一个索引项。5/22/202315文件已的逻甲辑结阅构文件现逻辑踪蝶结构冲的类啦型顺序臂文件索引益文件索引墙顺序特文件直接而文件镜和哈伐希文凑件5/借18钱/2跃02自316索引候顺序译文件索引靠顺序踩文件斩（In托de长x烂Se情qu枣en疏ti桨al艘F迟il化e）是最凤常见踩的一车种逻买辑文冶件组搂织形推式，辉是顺序云文件铺与索距引文貌件的蜂结合克服摊了变趟长记箭录文极件不醉便于痰直接迁存取焰的缺包点，器代价权也不去太大将顺缺序文组件中警的所予有记捐录分密为若内干个组，为每组瞒中的餐第一掌个记陡录建立膊索引乌项，其其中起含有醒该记潜录的触键值仪及指暮向该愧记录颂的指功针5/俭18弦/2辫02祖317索引福顺序踪蝶文件索引牺顺序敬文件5/痒18妈/2竿02岸3185/晒18轿/2蛇02府319文件木检索蔬速度对顺序兔文件晋检索若记患录数岛据为N，则检凤索一衣条记缺录时室，最扭好的灾情况黑是第荐一条洁记录锹即为体所求葱；最虚坏的安情况来是最辛后一该条记小录为壶所求能；平吹均检恭索N/拥2条记欧录对索亿引文灵件检兄索可采笼用折绸半查恩找等胜方法输，平纱均查伪找询条记锐录对索阵引顺周序文曾件检糖索索引户文件尝与顺裕序文揭件的棒结合键值150100252012.55/篮18冬/2造02妨320索引捐顺序雕文件将顺窜序文羡件中介若干哗记录忆分为皮一组旁，每息组的颜第一莫项在贡索引辫表中吨占一再项。速度扣：例1：10历00觉0个记全录，自顺序灰文件狂：50剖00次查雾找查湖到。索引袍顺序杜文件横，设10秤0个记腹录一呆组，忧索引肺表的茎找法蓄设为渡顺序章法的危情况笨下，贫则查尿找次圆数为50漂+5榆0=静10翅0。例2：10箩00胀00茎0个纪本录：低级驴索引姑：（10赞0个纪餐录一诸组）嫁：10免00副0。高级斗索引课：10浴0速度麦：10搞0+禁50粘=1萝505/左18枯/2跨02到321第六分章炎文件通管理文件硬和文苦件系举统文件倡的逻座辑结省构外存楚分配扯方式目录恒管理文件醒存储绝空间罩的管抹理文件旦共享炊与文证件保紧护数据摄一致笨性控草制5/虚18钞/2约02到3226.究3外存能分配恩方式对于翠任何汪一个醒文件杠，都冤存在倍着以提下两庄种形姓式的布结构尖：(1巾)文件听的逻辑爹结构(F感il惠e嫁Lo斗gi筋ca敲l脊St呀ru蜻ct碗ur父e)。(2毛)文件右的物理沟结构，鸽又称福为文吃件的究存储野结构罩，飘是指拢文件硬在外相存上搅的存和储组宗织形快式。5/艘18全/2迫02渠323外存涝分配绕方式如何悼才能腊有效恋地利哈用外闸存空灯间?如何希提高擦对文愚件的号访问钳速度?5/御18园/2踩02症324文件饥的物林理结润构外存术的特扬点容量寇大，邻断电趁后仍陈可保饰存信毅息，台速度帝较慢临，成凶本较阁低两部孟分组强成：职驱动膀部分+存储图介质种类年很多外存枣空间露组织帜与地影址与殊存取堪方式些非常者复杂I/谣O过程冠方式山非常边复杂5/品18市/2民02银325文件稳的物朗理结涂构用户发对外碧存的心要求使用逢：读阵写外奖存数售据要求饿：方弓便、炮效率县、安泽全在读隐写外名存时冻不涉梁及硬盟件细溜节，沿使用误逻辑家地址萄和逻伞辑操麦作存取叨速度少尽可脏能快典，容希量大浴且空刺间利大用率渗高外存址上存亏放的混信息睡安全略可靠理，防穿止来般自硬欠件的倦故障寺和他港人的车侵权方便才地共下享，矮动态割扩缩佳，携狂带拆造卸，宇了解刮存储陪情况放和使刊用情抖况以尽屿可能查小的仗代价楼完成靠上述垫要求5/役18盏/2云02攻326文件茅的物般理结弯构文件图的物沸理结尤构是盒指逻票辑文涛件在存败储设充备（外拨存）然上的存储颤组织在形式，它晓与存飘储介爸质的摘存储云特性咬有关一个守文件维存储扬介质患，格概式化系后就搜分成扰许多负大小滥相等挪的单屿位——存储泼块（讲物理体盘块级），优一般进来说体，每灭个物塔理块谜是一录个磁勿盘的肝扇区象，51视2B。并给锻每个匆存储垃块有裹个编垮号，裁称为岔物理俘块号物理浴块是分配毒和传赏输信息盒的基本蹈单位，其像与外围存设洗备有并关，椒但与厉逻辑牛记录允大小鼓无关葱，如扇区撞、簇文件钓在逻姓辑上交都可畜看作带是连诸续的势，但抢在物畜理设氏备上选存放兄时却凑有不走同的律方式皇，如连续歌结构打（顺锁序结洲构）准、链错接结倦构（查串联跨结构怨）、稳索引碍结构貌、HA科SH文件等5/帖18维/2守02肢327按文惧件的坑物理挪结构胜分类（1）顺序丘文件。它是交指把奔逻辑彼文件骗中的晓记录友顺序责地存桐储到劳连续套的物嘴理盘讲块中剖。（2）链接今文件。它是裳指文伸件中聚的各匠个记膊录可化以存眼放在灶不相房诚邻接沿的各羽个物笼理盘汤块中会，通结过物题理块扮中的咳链接炭指针英，将着它们旋连接蜘成一雪个链饮表。（3）索引常文件。它是援指文筹件中咏的各乌个记炕录可牧存储劝在不护相邻雪接的恶各个暴物理肃块中启。5/撇18记/2错02询328外存爱分配务方式连续忠分配链接乐分配索引薯分配5/糟18骨/2参02诱329连续栋分配连续粉分配(C雄on逝ti震nu亮ou打s盛Al泥lo挪ca菜ti奔on裁)要求拴为每葛一个梁文件扒分配一组轿相邻所接的垒盘块。一懂组盘煮块定辜义了张磁盘蓄上的售一段骂线性禁地址在采使用连野续分推配方屈式时卡，可映把逻虫辑文溜件中夜的记犯录顺芽序地复存储泊到邻葬接的滨各物棋理盘业块中胳，这众样所爱形成唯的文秘件结雹构称尸为顺序到文件烧结构，此酱时的篮物理嫩文件普称为顺序熊文件5/汤18栋/2穷02馆330连续纪分配5/勇18略/2鹊02昨331连续圈分配连续深分配浅的主脖要优燥缺点优点结构事简单讽，容剥易实霜现支持房诚顺序认存取挑和随寄机存丙取顺序厨存取只速度口快所需裙的磁贸盘寻屑道次视数和肚寻道蛮时间劝最少缺点要求善有连乏续的尿存储兼空间观，不反利于栗动态屑扩充容易射形成碎片凤，空滋间利巷用不羡充分必须挥事先睡知道桌文件倚的长肆度，您用户互不方调便5/诊18拦/2缎02洽332外存喜分配羽方式连续习分配链接舱分配索引梨分配5/托18言/2啊02吐333链接钩分配链接慕分配面（Ch勺ai刮ne雁d吗Al呈lo愁ca鸦ti投on）可通黄过在展每个仓盘块爱上的致链接寺指针电，将狡同属班于一临个文妈件的黎多个离散宏的盘块钻链接闷成一有个链表，把赔这样鄙形成线的物见理文妙件称穷为链接袄文件这种物文件躲结构不要粱求连富续存规放对于碰记录报式文霉件一催块中赛可包挣含一篇个逻像辑记响录或督多个创逻辑搁记录纹，也触可以貌若干裤物理交块包尘含一帖个逻俊辑记匙录链接谋方式隐式诱链接显式捉链接5/剧18薄/2恨02左334链接配分配隐式醒链接文件呈名丑始址亏末禽址je少ep漆9慰2属5文件水目录01234567891011121314151617181920212223242526272829303111016-125磁盘评空间巡寿的链宣接式跪分配5/碑18旬/2押02宁335链接像分配隐式陶链接每个索物理征块的坡最末大一个刻字(或第湖一个许字)作为费链接国字，黎它指元出后对继块煮的物音理地棵址。睛链首美指针诱存放而在该诉文件垂目录拉中。守文件薄的结尺尾块杰的指定针为启“∧剂”优点离散陪存储简，空羡间利驾用率病高顺序平存取谣效率撤高缺点随机裳存取箱效率那太低哭，若块要访北问第i个物献理块豪，必详须读雹出前i-泽1个5/欣18粮/2乌02灰336链接缘瑞分配显式馒链接为了烤克服也链接糟文件胸的存束取效以率太胡低的杀问题垦，人泄们提凳出文件种映照剑的技恨术，即省把链惑接文厉件中洪的链吃接字斗集中螺在一撕结构示中，这样黎既保宾持了个链接冈文件稿的优后点，嚼也克站服了装其缺煤点，DO潮S、WI卷ND娱OW毫S系统普就采毅用了桶这样猜结构文件剧分配并表（Fi苗le闷A骑ll浩oc泽at肾io挣n映Ta邪bl矩e,怜F毕AT）5/旗18蚕/2峡02年337链接伐分配文件题分配扫表（Fi乌le布A柄ll稿oc奖at循io搬n设Ta欲bl痕e,逗F缓AT）磁盘歉格式颠化后史建立尖，从停磁盘啦的第其二个波开始筐，有震两个凯相同阅的FA偿T用于匠记录惰外存申分配月状况扰，每舟个盘现块（触或簇隐）占军一项迫，放恰在内阔存中臣，整攀个系表统一朱张FA攻T表的施序号既为物疲理盘衡块号牢或簇非号，央从0至N-跨1分配硬给一架个文佳件的盛所有圾物理辩块都辱在该席表中鼻标出秤，文说件的个第一旨个盘教块号的记入尘文件牌的FC谊B中5/壤18者/2谣02品338链接蓄分配显式眉链接5/赔18傲/2皇02盯339链接阁分配显式埋链接在FA芦T中每狸个物壁理块蠢占一舍个表台项，床增加爽一个介指针共指向多下一蛇个物俊理块床，最荣末一放个物园理块逗的指荐针为史“∧赔”5/等18瞒/2单02并340链接奏分配5/导18甜/2雪02伸341DO营S磁盘菜访问列操作说流程文件莫名磁盘槽目录存表FD杠T磁盘点参数目表文件染位置相分配表FA腹T磁盘堵扇区定位扇区洲物理操作磁盘吗基数搞表5/栏18刮/2嗓02朴342链接祝分配实例对于1.在2M磁盘呢，每备个物轰理块他大小熟为1K威B，则共历有1.建2K个FA鹿T表项耕，若债每个寒表项雹占12位（1.芬5B），则共甩需1.究8K趁B的空辞间来臭保存FA时T。显式限链接最分配优点便于直快速遗查找缺点FA益T很大耽，需裁较大财的内纺存空辞间5/熄18削/2决02冷343链接趣分配主要重优缺魔点优点消除吹了外箭部碎仍片，册提高裁外存绒利用抛率文件痰动态陪增长皂时，辜可动初态地恭为它圆分配忆盘块文件值的增稠删改锐方便瓜，不声需事恒先知穷道文刷件长缺点存取绢速度菠慢只适争于顺序示存取，不适悬于随屡机存足取可靠遥性差锡，若构某一衔块指针出错迹，则阅链断妈开更多订的寻真道次芒数和积寻道取时间链接文指针惜占用蓬一定箱的空迅间5/邮18么/2胆02湿344外存否分配喜方式连续接分配链接柳分配索引美分配5/贺18敲/2少02纵345索引串分配一个砍文件嫩的信代息存码放在存若干神不连和续物牵理块礼中，闪另一构种形冒式的俊非连益续文屑件，脱文件氧数据扛存放驾的存弟储介悔质上跟的物啊理块毛号与颗文件成的逻治辑块赖号一虽一对蚕应，钢系统现为这柔样对朝应关另系建立惭一个娃专用数据晃结构--索引蜻表索引刘表：伴一个鸡文件切所有甲记录赚的关腐键字曾和其爹它地提址的昂对照演表一个点索引召表就不是磁衫盘块战地址脱数组,其中葡第i个条略目指倒向文鸭件的荷第i块5/递18雪/2沈02典346索引位分配单级索引宣分配链接碰分配啊存在仅的问跌题不能眉支持燃高效横的直咐接存洽取，要居对一稳个较大盘的文索件进行直接茅存取，须努首先艺在FA职T中顺葱序地化查找苹许多贱盘块储号。FA统T需占用假较大的内存空间索引峡分配为每个腊文件胞分配往一个白索引断块，把爽分配哨给该波文件箩的所扁有盘俱块号锅都记俱录在华该索眯引块世中在建像立一矿个文践件时向，便转为之白建立挎的目逐录项陆中填子上指傻向该抓索引肢块的陵指针支持稀直接惧访问对于狗大文圾件而染言，爹该方律式优粱于链材式分陶配方盏式5/麻18轨/2崇02避347索引疗分配012345678910111213141516171819202122232425262728293031文件皂名日索峡引表条地址文件滴目录Je港ep绍1991611025-1-1-1195/辣18献/2听02铅348索引少分配若每个晓盘块缎大小袜为1K葱B，每个扒盘块刻号占4B，则索法引块绕中可押存放25身6个盘颜块号篇，即警采用缸这种顽索引禾方式塑时每网个文黄件大小仔不能超过25参6K棕B索引淘表组成织链接疗模式:一个亭盘块柿一个狮索引医表,多个键索引概表链阴接起黎来多级糕索引:将一远个大损文件芽的所茎有索眉引表师（二夹级索锤引)的地能址放置在另牲一个补索引游表（青一级蚊索引)中5/不18耍/2兵02备349索引粉分配多级厦索引庭分配5/额18轰/2免02久350索引伏分配若每猫个盘献块大华小为1K铸B，每个续盘块油号占4B，则一衡级索虎引块太中可候存放25两6个盘炭块号信，即街对应25线6个二扯级索使引块每个蜘二级婶索引赴块可渐对应25方6个物骂理磁列盘块菜，采蓝用这御种索疾引方取式时判每个飘文件豆大小悔不能吊超过25稳6*25甘6*1蒜KB闷=64绣MB若每厅个盘册块大疤小为4K，则最追大文搜件大铺小为1K扩*1谅K*意4K宫=4彩GB5/郊18队/2乱02兄351混合也索引黄分配直接橡地址物理高盘块索引讨块5/绝18仍/2领02傅352混合膝索引卖分配直接垃地址为了馋提高房诚对文勾件的党检索创速度往，宾在索滥引结剂点中呀可设棕置10个直日接地迈址项鞋，晨即用ia盐dd举r(害0)创~i时ad参dr住(9俯)来存屋放直燥接地残址一次革间接育地址对于渗大、骆中继型文液件，萄可再是利用开索引既结点迅中的求地址项ia廊dd浙r(镰10派)来提舟供一立次间蔬接地谣址。叨这种债方式换的实反质就方是一卵级索垃引分功配方管式多次授间接教地址当文灯件长支度大偿于4僚MB穷+4惭0冤KB时(一次资间址非与10个直阶接地台址项)，登系统讯还须壮采用溉二次雪间址杀分配永方式拍。这景时，菊用地闭址项ia扇dd惜r(叫11够)提供业二次跪间接拣地址犯。该卫方式何的实遗质是的两级水索引协分配拴方式5/冷18肃/2厚02愧353索引啊分配UN娘IX系统久采用筑索引横文件右结构象，UN内IX系统侄采用刘多级虾间接仰索引套结构读，对累小型外文件育采用骂直接刘索引历，对姥大型焦文件国采用浇间接沫索引终，从肺而，乏既保诉证绝月大多犁数的尺文件禁有高笼的存临取效蝴率，戴又能锦适应位存取具一些享大型木文件赴。（搁既保顾证了顽文件匆系统闪的高表效率狠，又短使其邮有很魄宽的羊适应欧面）5/鸟18纹/2凶02