计算机操作系统汤小丹第三版设备管理文

第六章文件管理6.1文件和文件系统6.2文件逻辑结构6.3外存分配方式6.4目录管理6.5文件存放空间管理6.6文件共享与文件保护6.7数据一致性控制1第1页第六章文件管理文件系统功效：

*用户可执行创建、修改、删除读写文件命令；*用户能以适当方式结构他文件；*用户能在系统控制下，共享其它用户文件；*允许用户用符号名访问文件；*系统应有转存和恢复文件能力，以预防意外事故发生；*系统应提供可靠保护及保密办法。2第2页6.1文件和文件系统6.1.1文件、统计和数据项

文件：是由创建者所定义，含有符号名一组相关联元素有序序列，可分为有结构文件和无结构文件。

文件系统：指负责存取和管理辅助存放器上文件信息机构

数据项：用于描述一个对象某种属性字符集。

统计：一组描述一个对象某方面属性相关数据项集合。3第3页图6-1文件、统计和数据项之间层次关系文件统计1统计2…统计n数据项1数据项2…数据项n文件属性：文件类型(2)文件长度(3)物理位置(4)建立时间6.1.1文件、统计和数据项4第4页6.1.2文件类型和文件系统模型1、文件类型按用途分类系统文件(2)用户文件(3)库文件2)按文件中数据形式分类源文件(2)目标文件(3)可执行文件3)按存取控制属性分类只执行文件(2)只读文件(3)读写文件4）按组织形式分类（1）普通文件（2）目录文件（3）特殊文件5第5页2、文件系统模型图6-2文件系统模型6第6页6.1.3文件操作创建文件(2)删除文件(3)读文件(4)写文件(5)截断文件(6)设置文件读/写位置1、最基本文件操作7第7页6.1.3文件操作

2、文件操作功效对整体文件而言：（1）打开（open)（2）关闭（close)（3）建立

(create)

（4）撤消（destory)

（5）复制（copy)

（6）改变文件名（rename)

（7）显示文件内容（list)对文件中数据项而言：（1）读（read）（2）写（write）（3）修改（update）（4）插入（Insert）（5）删除（delete）8第8页6.2文件逻辑结构文件逻辑结构：是从用户观点出发，所观察到文件组织形式，是用户能够直接处理数据及其结构，它独立于物理特征。文件物理结构：又称为文件存放结构，是指文件在外存上存放组织形式，与存放介质存放性能相关。（次序、链接、索引）文件逻辑结构要求：提升检索效率、便于修改、降低文件存放费用。9第9页6.2.1文件逻辑结构类型1、有结构文件（1）定长统计（2）变长统计 （a）次序文件 （b）索引文件 （c）索引次序文件2、无结构文件即流式文件，如：源程序、可执行文件、库函数等，采取指针来进行读写定位。10第10页6.2.2次序文件指由一系列统计，按某种次序排列所形成文件。对于次序文件，知道了当前统计地址，就能很方便放入确定一个要存取统计地址。优、缺点：（1）管理简单、次序存取速度快；（2）修改统计困难、要求连续存放空间；（3）必须事先知道文件长度。11第11页6.2.2次序文件图6-3定长和变长统计文件12第12页

索引文件为每个文件建立一张索引表，其中每一个表目指出文件中统计所在物理块号。索引式文件组织，便于随机存取文件中一个统计，是随机文件一个。6.2.3索引文件优、缺点：（1）外存利用率高；（2）文件可动态增加，可次序、直接访问；（3）访问两次辅存，索引表浪费空间。13第13页图6-4索引文件组织6.2.3索引文件14第14页6.2.4索引次序文件图6-5索引次序文件15第15页6.2.5直接文件和哈希文件1、直接文件依据给定统计键值，直接取得指定统计物理地址，统计键值本身就决定了统计物理地址。2、哈希(Hash)文件图6-6Hash文件逻辑结构fHash函数目录表键值16第16页6.3外存分配方式6.3.1连续分配为每个文件分配一组邻接磁盘块。优点：*次序访问轻易；*次序访问速度较快；缺点：*要求含有较多连续存放空间；*文件长度事先确定，不便增加；次序文件17第17页6.3.1连续分配图6-7磁盘空间连续分配filestartlengthcount02tr143mail196list284f62目录1230567491011813141512171819162122232025262724list29303128mailcounttrf18第18页6.3.2链接分配文件存放在由链接指针连接多个离散磁盘块中。优点：

*消除了外存碎片，提升了外存空间利用率；链接文件

*利于文件动态增加，便于文件增、删、修改等操作。19第19页6.3.2链接分配链接文件文件目录中每个目录项（FCB）都存放指向链接文件首尾盘块指针。

*利于文件次序操作，不便于随机访问。1、隐式链接：把用于链接文件各物理块指针，显示存放在一张链接表中；整个磁盘一张，即文件分配表（FAT）。

*

FAT需占用较大内存空间。2、显示链接：20第20页6.3.2链接分配1、隐式链接图6-8磁盘空间链接式分配25123056749101181314151217181916212223202526272429303128filestartendjeep925目录101-11621第21页2、显式链接图6-9显式链接结构6.3.2链接分配012345物理块号2FCBFAT045122第22页图6-10MS-DOS文件物理结构2、显式链接6EOF11105EOF0123456789FATFCBA4FCBB923第23页6.3.3索引分配索引文件为每个文件分配一个索引块（表），统计该文件全部盘块指针。优点：*支持直接访问；*不会产生外部碎片；*支持多级索引。（1）单级索引（2）多级索引（3）混合索引24第24页图6-12索引分配方式

1、单级索引分配123056749101181314151217181916212223202526272429303128countfile块序号jeep19目录91611025­1­1­11925第25页2、多级索引分配图6-13两级索引分配012……………105106254356357985105106254740356357…1125985360740…1125…主索引360第二级索引磁盘空间26第26页图6-14混合索引方式3、混合索引分配方式（1）直接地址（2）一次间接地址（3）屡次间接地址

modeowners(2)timestamps(3)sizeblockcounti.addr(0)i.addr(1)directblockssingleindirectdoubleindirecttripleindirectdatadatadatadata……datadata………datadatadatadata27第27页6.4目录管理目录管理要求：实现“按名存取”；(2)提升对目录检索速度；(3)文件共享；(4)允许文件重名。28第28页6.4.1文件控制块和索引结点1、文件控制块图6-15MS-DOS文件控制块文件名扩展名属性备用时间日期第一块号盘块数（1）基本信息类①文件名； ③文件逻辑结构；②文件物理位置； ④文件物理结构；（2）存取控制信息类（3）使用信息类29第29页（1）磁盘索引结点文件主标识符文件类型文件存取权限文件物理地址文件长度文件连接计数文件存取时间2、索引结点（2）内存索引结点索引结点编号状态访问计数逻辑设备号

链接指针30第30页6.4.2目录结构1、单级目录结构文件名物理地址文件说明状态位文件名1文件名2……（1）查找速度慢（2）不允许重名（3）不便于实现文件共享31第31页2、两级目录图6-18两级目录结构用户名WangZhangGao指向子目录指针Wang用户目录AlphaTestAlphaTestReportTestZhang用户目录ReportTestGao用户目录BetaDeviceMisxBetaDeviceMisx（1）提升了目录检索速度；（2）允许文件同名；（3）方便文件共享。32第32页3、多级目录结构图6-19多级目录结构ABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a8933第33页6.4.3目录查询技术1、线性检索法图6-20查找/usr/ast/mbox步骤2、Hash方法34第34页6.5文件存放空间管理6.5.1空闲表法和空闲链表法1、空闲表法分配算法：*首次适应算法*循环首次适应算法*最正确适应算法*最差适应算法35第35页2、空闲链表法：（1）空闲盘块链：（2）空闲盘区链：*回收合并算法6.5.1空闲表法和空闲链表法36第36页1、位示图利用二进制一位来表示磁盘中一个块使用情况。0：盘块空闲，1：盘块已分配通常位示图可用m*n位数来组成；也能够用二维数组map[i,j]来表示。6.5.2位示法37第37页2、盘块分配：3、盘块回收：*

扫描位示图，找到“0”位：map[i,j]=0*

转换成盘块号：b=n(i-1)+j*

分配，修改位示图：map[i,j]=1*

转换成行号：i=(b-1)DIVn+1

j=(b-1)MODn+1*

回收，修改位示图：map[i,j]=06.5.2位示法38第38页6.5.3成组链接法图6-23空闲盘块成组链接法100400399301300100300299…202201299…100400399…201301………9907999790179007899…78017999…7901空闲盘块号S.free01989939第39页

文件共享与文件保护是文件系统中一个主要问题，共享性与安全性是一个问题两方面。

文件共享：是指在不一样用户之间共同使用一些文件。 （1）是完成共同任务必需； （2）能节约大量辅存空间和主存空间； （3）降低输入/输出操作； （4）节约用户劳动，降低重复开发。6.6文件共享与文件保护40第40页图6-24包含有共享文件文件系统6.6.1基于索引节点共享方式AABBBBBCCCCC根目录?CCC41第41页图6-25基于索引结点共享方式6.6.1基于索引节点共享方式42第42页图6-26进程B链接前后情况6.6.1基于索引节点共享方式43第43页6.6.2文件保护与保密保护：是指使文件免遭文件主本人或其它用户因为错误操作而使文件受到无意破坏。保密：是指文件本身不得被未经文件主同意用户访问。影响原因：（1）人为原因（2）系统原因（3）自然原因安全办法：（1）存取控制机制（2）系统容错技术（3）后备系统44第44页分级安全管理：*系统级安全管理*用户级安全管理*目录级安全管理*文件级安全管理注册登录用户权限目录访问权文件属性45第45页FileAttributesAttributeMeaningProtectionWhocanaccessthefileandinwhatwayPasswordPasswordneededtoaccessthefileCreatorIDofthepersonwhocreatedthefileOwnerCurrentownerRead-onlyflag0forread/write;1forreadonlyHiddenflag0fornormal;1fordonotdisplayinlistingsSystemflag0fornormalfiles;1forsystemfilesArchiveflag0:hasbeenbackedup;1:needtobebackedupASCII/binaryflag0forASCIIfile;1forbinaryfileRandomaccessflag0forsequentialaccessonly;1forrandomaccess46第46页FileAttributesAttributeMeaningTemporaryflag0fornormal;1fordeletefileonprocessexitLockflags0forunlocked;nonzeroforlockedRecordlengthNumberofbytesinarecordKeypositionOffsetofthekeywithineachrecordKeylengthNumberofbytesinthekeyfieldCreationtimeDateandtimethefilewascreatedTimeoflastaccessDateandtimethefilewaslastaccessedTimeoflastchangeDa