计算机操作系统（第二版）课件：文件目标管理

文件目录管理的要求FCB中的主要内容FAT16目录项（引导分析）

引入索引节点有什么好处？索引节点中的内容

文件目录结构单级目录结构概念及性能分析两级目录结构概念及性能分析多级目录结构概念及性能分析

目录检索技术线性检索法：Hash检索法

文件目录管理6.3文件目录管理目录管理要求实现按名存取提高目录检索速度允许文件重名方便文件共享

6.3.1文件目录概念文件目录

一组文件控制块（或文件目录项）的有序集合文件控制块：文件描述和控制信息文件控制块：文件与FCB一一对应，是文件存在的唯一标志。

（1）基本信息文件名用户名：文件主、同组用户、用户组等文件类型文件物理地址和文件长度文件逻辑结构和文件物理结构6.3文件目录管理1.连续文件物理地址的内容是什么？2.链接文件物理地址的内容是什么？3.索引文件物理地址的内容是什么？

6.3.1文件目录概念文件控制块:

（2）存取控制信息

文件主、同组用户（或授权用户）、一般用户

（3）使用信息文件的建立日期及时间上次存取文件的日期及时间当前的使用状态信息共享链接计数等6.3文件目录管理

6.3.1文件目录概念属性：位b7b6b5b4b3b2b1b0含义保留保留归档子目录卷标系统隐藏只读文件名扩展名属性保留时间日期起始块号文件长度8B4B2B2B2B10B1B3B时间：最近修改时间位b15～b11b10～b5b4～b0含义

小时

分钟

秒日期：最近修改日期位b15～b9b8～b5b4～b0含义

相对于1980年的年份偏移量

月份

日期6.3文件目录管理文件控制块举例：MS-DOS的文件控制块：FAT16

盘块号是32位！

Windows98基本目录项示意图Windows98长文件名目录项示意图6.3文件目录管理6.3.1文件目录概念文件控制块举例：

Windows98（FAT32）包含基本目录项和长文件目录项文件名扩展名属性保留时间日期起始块号文件长度8B4B2B2B2B10B1B3B

6.3.1文件目录概念索引节点（1）索引节点引入原因

例：一个子目录中共1024个文件，若盘块大小1KB，一个FCB为32B，则查找一个文件平均要启动多少次磁盘I/O操作？

分析：目录文件所需盘块：1024/(1KB/32B)=32（块）

查找一个文件平均启动磁盘次数=（1+32）/2=16.5次查找文件时平均启动磁盘I/O操作的次数较大，降低了目录检索效率。索引节点（简称i节点）:文件控制块中除文件名以外的描述信息单独形成的数据结构。6.3文件目录管理检索目录过程中实际只用到了文件控制块中的什么信息？文件名！

6.3.1文件目录概念索引节点传统unix目录项：

文件名（14B）i节点编号（2B）UnixS5fs目录项：

文件名（255B）i节点编号（4B）本目录项长度文件名长度符号目录项：

文件名i节点指针基本目录项：

i节点指针物理地址长度…FCB内容

=

文件名

+

文件其他描述信息

6.3文件目录管理这个文件系统最多可以创建多少个文件？

索引节点

引入索引节点对目录检索效率的改善：在某个文件系统中，每个盘块为512个字节，文件控制块占64个字节，其中文件名占8个字节。如果索引节点编号占2个字节，对一个存放在磁盘上256个目录项的目录，试着比较引入索引节点前后，为找到其中一个文件的FCB，平均启动磁盘的次数。解答：引入索引节点前：

目录文件需要占用磁盘块数：=（64*256）/512=32（块）

平均启动磁盘次数：=（32+1）/2=16.5次引入索引节点后：

符号目录项长度=（8+2）*256/512=5（块）

平均启动磁盘次数：=（5+1）/2+1=4次6.3.1文件目录管理2.索引结点（i节点）（1）UnixS5FS文件系统的磁盘布局：

超级块：数据块的大小；

i节点表中块的大小；磁盘分区中空闲块的数目；磁盘分区中空闲i节点的数目；空闲块表；空闲i节点表。

引导块超级块i节点表数据区实际上是第一组可供分配的空闲块的块号

（2）索引节点分类内存索引节点（针对已打开文件）

每当打开一个文件时，都会在内存中为该打开文件建立一个内存索引节点。磁盘i节点内容i节点状态访问计数逻辑设备号链接指针2.索引结点（i节点）磁盘索引节点

存放在磁盘上的索引节点文件属性用户标识符文件物理长度文件物理地址文件的时间相关信息文件链接计数增加目录文件所存放的信息是（

）。某一文件存放的数据信息

某一文件的文件目录该目录中所有数据文件目录该目录中所有子目录文件和数据文件的目录ABCD提交单选题10分在UNIX系统中，索引节点中通常不包括（）文件名物理地址文件长度存取权限ABCD提交单选题10分在Linux中，文件的索引信息存放在（

）。超级块i节点目录项文件内容的开头部分ABCD提交单选题10分

6.3.2文件目录结构单级目录结构：整个文件系统只建立一张目录表。优点：实现简单能实现按名存取缺点：查找速度慢；不允许重名；

不便于实现文件共享6.3文件目录管理

6.3.2文件目录结构2.两级目录结构：将文件目录分为主文件目录和用户文件目录。优点：

提高了目录检索速度

允许文件重名

不同用户可以使用不同的文件名来访问系统中的同一个共享文件缺点：无法很好地满足文件多的用户的需要6.3文件目录管理

6.3.2文件目录结构3.多级目录结构：树形目录绝对路径：目录/子目录名…/文件名相对路径：当前目录/子目录名…/文件名6.3文件目录管理什么是绝对路径？什么是相对路径？多级目录结构有哪些优点呢？

优点：

层次清楚允许文件重名进一步提高目录检索速度

容易实现共享例：/usr/ast/mbox根目录tmp8usr6etc9lib14dev7bin4..1.126#i节点/usr子目录file220bal45ast26jim51erik30dick19..1.6/ast子目录ab78src17mini81mbox60book92grant64..6.26

1.线性检索当前目录上级目录

6.3.3目录检索技术6#i节点132133冲突问题：文件名转换时不同的文件名可能转换成相同的Hash值

解决方法：此Hash值再加上一个常数形成新的索引值，然后重新开始查找。6.3.3目录检索技术2.Hash方法建立Hash索引文件目录：文件名目录索引值下面关于目录检索的论述中正确的是（）由于Hash法具有较快的检索速度，故在现代操作系统中已开始使用它取代传统的顺序检索法在利用顺序检索法时，对于树形目录应采用文件的路径，且应从根目录开始逐级检索在顺序检索法查找过程中，只要有一个文件分量名未能找到，便应停止查找在顺序检索法的查找完成时，即应得到文件的物理地址ABCD提交单选题10分例题有一个文件系统，盘块大小为1KB，盘块号4B，根目录常驻内存如下图所示，文件目录采用隐式链接结构（串联结构），每个目录下最多存放40个文件或目录(称下级文件)。每个磁盘块最多可存放10个文件目录项：若下级文件是目录文件，则上级目录项指向其父目录文件的第一块地址。假设目录结构中各下级文件的目录项按自左向右的次序排列，“…”表示尚有其他的文件或子目录。（1）在unix系统中，若要读入/A/D/G/I/K的第10000块，至少启动磁盘多少次？最多多少次？（2）若普通文件采用隐式链接结构，要读入/A/D/G/I/K的第200块，至少启动磁盘多少次？最多多少次？例题有一个文件系统，盘块大小为1KB，盘块号4B，根目录常驻内存如下图所示，文件目录采用隐式链接结构（串联结构），每个目录下最多存放40个文件或目录(称下级文件)。每个磁盘块最多可存放10个文件目录项：若下级文件是目录文件，则上级目录项指向其父目录文件的第一块地址。假设目录结构中各下级文件的目录项按自左向右的次序排列，“…”表示尚有其他的文件或子目录。（1）在unix系统中，若要读入/A/D/G/I/K的第10000块，至少启动磁盘多少次？最多多少次？查找FCB，最少：读取A，D，G，I4个目录文件的第一块，得到K的FCB，总共4次启动磁盘；最多：读取A的第一块，D，G，I目录文件的所有4个块，1+4*3=13次启动磁盘。读入K的第10000块：需要通过二级索引找到，一次二级索引块、一次一级索引块、一次数据块最少启动磁盘4+3=7次，最多13+3=16次。例题有一个文件系统，盘块大小为1KB，盘块号4B，根目录常驻内存如下图所示，文件目录采用隐式链接结构（串联结构），每个目录下最多存放40个文件或目录(称下级文件)。每个磁盘块最多可存放10个文件目录项：若下级文件是目录文件，则上级目录项指向其父目录文件的第一块地址。假设目录结构中各下级文件的目录项按自左向右的次序排列，“…”表示尚有其他的文件或子目录。（2）若普通文件采用隐式链接结构，要读入/A/D/G/I/K的第300块，至少启动磁盘多少次？最多多少次？读取FCB所启动的磁盘次数和（1）一样，最少为4次，最多为13次读取数据需启动300次，因此读取第200块最少需要启动4+300=304次磁盘，最多需要启动13+300=313次。小组讨论题目1(课后思考）某文件系统物理块大小为512B，有文件A，包含600个逻辑记录，每个记录占255B，每个物理块存放2个记录，文件A在目录中的位置如图所示。每个目录项占127B，每个物理块存放4个目录项，根目录常驻内存。（1）若文件系统采用隐式链接结构，要将文件的第300个记录读入内存，需要存取几次硬盘？（2）若文件系统采用连续结构，要将文件的第300个记录读入内存，需要存取几次硬盘？小组讨论1分析小组讨论题目2：（6分钟）某文件