chapter6_文件管理.ppt

1、计算机操作系统,课程主要内容,操作系统引论（1章） 进程管理（2-3章） 存储管理（4章） 设备管理（5章） 文件管理（6章） 操作系统接口（7章） 系统安全性（9章） *分布式操作系统,文件系统的引入（1）,所有的计算机应用程序都需要存储和检索信息。进程运行时，可在它自己的地址空间存储一定量的信息，但存储容量受虚拟地址空间大小的限制。 对于某些应用程序，它自己的地址空间已经足够用了，但对于其他一些应用程序，例如航空订票系统、银行系统或公司记帐系统，这些存储空间又显得太小了。,文件系统的引入（2）,在进程的地址空间保存信息的第二个问题是：进程终止时，它保存的信息也随之丢失。对于很多应用（如数据

2、库）而言，有关信息必须能保存几星期、几个月，甚至永久保留。在使用信息的进程的终止时，这些信息是不可以消失的。甚至，即使是系统崩溃致使进程消亡了，这些信息也该保存下来。 第三个问题：经常需要多个进程同时存取同一信息（或者其中部分信息）。如果只在一个进程的地址空间里保存在线电话簿，那么只有该进程才可以对它进行存取，也就是说一次只能查找一个电话号码。解决这个问题的方法是使信息本身独立于任一进程。,文件系统的引入（3）,因此，长期存储信息有三个基本要求： （1）能够存储大量信息； （2）使用信息的进程终止时，信息仍旧存在； （3）必须能使多个进程并发存取有关信息。 解决所有这些问题的通常做法是：把信息

3、以一种单元的形式，也就是所谓的文件，存储在磁盘或其他外部介质上。进程在需要时可以读取这些信息或写入新的信息。存储在文件中的信息必须是永久性的，也即信息不会因为创建和终止进程而受到影响。只有在文件的所有者显式地删除文件时，文件才会消失。,第6章 文件系统,文件系统的功能/需解决的问题 从操作系统角度看：文件目录怎样实现，怎样管理存储空间，文件存储位置，磁盘实际运作方式(与设备管理的接口)等等 从用户角度看：文件系统如何呈现在其面前：一个文件由什么组成，如何命名，如何保护文件，可以进行何种操作等等,文件和文件系统 文件逻辑结构 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

4、致性控制 *UNIX系统的文件管理,第6章 文件系统,本章作业,文件、记录和数据项（数据的组成） 文件类型和文件系统模型 文件操作,6.1 文件和文件系统,一、数据的组成,数据项 基本数据项（最小的逻辑数据单位） 组合数据项 记录 是一组相关数据项的集合 文件,文件,文件 是指记录在外存上的具有文件名的一组相关信息的集合。可分为有结构文件和无结构文件两种。有结构文件是由若干个相关记录组成，而无结构文件则被看成一个字符流。 文件属性 文件名、文件类型、文件长度、文件的物理位置、文件的建立日期以及用户对该文件的存取权限等 文件表示的范围/包含的内容 源程序、二进制代码、文本文档、数据、表格、声音和

5、图像等。 文件的特点 文件具有保存性 文件是按名存取 文件的内容是一组信息的集合,文件、记录和数据项间的层次关系,文件,记录1,记录n,记录2,数据项1,数据项2,数据项n,返回,二、文件类型 -文件名.扩展名,按用途分 系统文件 用户文件 库文件 按数据形式分 源文件 目标文件 可执行文件 按存取控制属性 只读文件 读写文件 只执行文件 不保护文件,按文件的逻辑结构分 有结构文件（记录式文件） 无结构文件（流式文件） 按文件的物理结构分 顺序文件 链接文件 索引文件 按信息流向分 输入文件 输出文件 输入输出文件,返回,三、文件系统模型,I/O控制层：负责启动I/O操作及处理设备发来的中断信

6、号。,逻辑文件系统层：处理文件及记录的相关操作（访问、保护及目录操作）。,基本I/O管理程序层：完成大量与磁盘I/O有关的工作（选择设备，逻辑块号到物理块号的转换，空闲空间管理等）。,基本文件系统层：负责内存与磁盘间的数据块交换（在外存及内存缓冲区的位置）。,返回,四、文件操作,用户通过文件系统所提供的系统调用实施对文件的操作。最基本的操作有： 对记录的操作：检索、插入、修改、删除 对文件的操作 最基本的：创建 、打开、关闭、删除 、读 、写 、截断 其它的：文件属性类操作、目录类操作,四、文件操作,文件的“打开”和“关闭”操作 “打开”：系统将文件的属性（目录信息）从外存复制到内存打开文件表

7、中，并返回该表目的编号给用户，建立了用户与文件间的联系。以后若再访问此文件，则利用编号直接在内存中检索，从而节省大量的检索开销，提高了文件的操作速度。 “关闭”：当用户不再需要对该文件的操作时，系统利用关闭文件将文件的属性从内存打开表中删除，从而切断用户与文件间的联系。,返回,6.2 文件逻辑结构,对任一文件存在着两种形式的结构： 文件的逻辑结构（文件组织） 从用户观点出发，所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于物理特性。 *文件的物理结构（文件的存储结构） 是指文件在外存上的存储组织形式，与存储介质的存储性能有关。（分为顺序、链接及索引结构） 注：文件的逻辑结构和

8、物理结构都将影响文件的检索速度。,6.2 文件逻辑结构,对文件的逻辑结构提出的要求： 提高检索速度；便于修改；降低文件存储费用。 文件逻辑结构的类型 顺序文件 索引文件 索引顺序文件,一、文件逻辑结构的类型,有结构的记录式文件 文件构成：由一个以上的记录构成。 记录长度：分为定长和变长。 分类（按记录的组织）：顺序文件、索引文件、索引顺序文件 无结构的流式文件 文件构成：由字符流构成。 长度：字节为单位 访问：读写指针 注：Unix中所有文件视为流式文件,返回,二、顺序文件,逻辑记录的排序 串结构：记录顺序与关键字无关，按存入时间的先后排列。 顺序结构：记录顺序按关键字排列。 对顺序文件的读、

9、写操作 记录为定长的顺序文件：易于定位，甚至可随机读取 记录为变长的顺序文件：不易定位，只能顺序读取,后一种情况更有利于提高查询速度。如可用折半查找法等。,读指针,Rptr= Rptr+1,Rptr= Rptr+Li,Li,顺序文件的优缺点,优点 批处理时效率是所有逻辑文件中最高的。 可存在于磁带上 对定长记录，还可方便实现直接存取。 缺点 交互应用时“效率低”（如要查找单个记录），尤其是对变长记录的顺序文件。 增加、删除记录涉及到排序问题，开销大。 解决方法：事务文件(log），用于存放将更新到主文件的记录。,返回,三、索引文件,引入 为解决变长记录文件的直接存取低效问题。 索引文件 为变长

10、记录文件建立一张索引表。,逻辑文件,索引表,索引文件的特点,优点 通过索引表可方便地实现直接存取，具有较快的检索速度。 易于进行文件的增删。 缺点 索引表的使用增加了存储费用； 索引表的查找策略对文件系统的效率影响很大。 注：若索引表很大，可建多级索引,返回,四、索引顺序文件,引入 为解决变长记录文件的直接存取低效且存储费用增加的问题。 索引文件 为顺序文件建立一张索引表。,逻辑文件,索引表,索引顺序文件的特点,优点 通过索引表可方便地实现直接存取，具有较快的检索速度。 易于进行文件的增删。 缺点 索引表的查找策略对文件系统的效率影响很大。,返回,6.3 外存分配方式,文件存储单位：簇（clu

11、ster） 文件的存储空间通常由多个分立的簇组成，而每个簇包含若干个连续的扇区(sector)/块。 目前常用的外存分配方法： （1）连续分配（顺序分配） （2）链接分配 （3）索引分配,（1）外存分配方法-连续/顺序分配,图示 为每一个文件分配一片连续的磁盘块/簇 只需要起始块/簇号和长度，适用于预分配方法 可以随机存取 文件不能增长(预留空间-浪费；重新分配和移动) 可以通过紧缩(compact)将外存空闲空间合并成连续的区域。 从逻辑地址映射到物理地址较简单 不利于文件插入和删除,连续/顺序分配的主要优缺点,主要优点 顺序访问容易且速度快，因磁头移动距离小 缺点 要求有连续的存储空间 必

12、须事先知道文件的长度 存在外部碎片,返回,文件对应目录项（属性）中包含：始址、总块数、最后一块字节数。,返回,（2）外存分配方法-链接分配,Figure 6-8 每个文件是一个磁盘块的链接列表：块可以分散在磁盘各处 按所需分配磁盘块，链接在一起 在每个块中有指向下一个块的指针 只需要起始地址 可以通过合并(consolidation)将一个文件的各个簇连续存放，以提高I/O访问性能。,链接分配的优缺点,优点 1、无外部碎片，没有磁盘空间浪费 2、无需事先知道文件大小。文件动态增长时，可动态分配空闲块。对文件的增、删、改十分方便。 *3、不需紧缩磁盘空间。 缺点 1、不能支持高效随机/直接访问，

13、仅对顺序存取特有效 2、需为指针分配空间。-块 簇 （隐式链接） 3、可靠性较低（指针丢失/损害） 文件分配表FAT FAT需占用较大的内存空间。,（显式链接如Figure 6-9所示）,返回,文件分配表FAT-figure 6-9、6-10,用于链接文件各物理块的链接指针，显式地存放在内存的一张链接表中。 该表在整个磁盘仅设置一张。 表序号为整个磁盘的物理块号（0-(n-1)） 表项存入链接指针，即下一个块号。 文件的首块号存入相应文件的FCB中。 查找在内存的FAT中，故提高了检索速度，同时又减少磁盘的访问次数。 被MS-DOS和OS/2等所采用。 P195 Figure 6-10,返回,

14、返回,（3）外存分配方法-索引分配,Figure 6-11 为每一个文件分配一个索引块（表），再把分配给该文件的所有块号，都记录在该索引块中。故索引块就是一个含有许多块号地址的数组。 该索引块的地址由该文件的目录项指出。 支持随机/直接存取。 不会产生外部碎片。 适用于文件较大时。,索引分配的优缺点,优点 保持了链接结构的优点，又解决了其缺点 即能顺序存取，又能随机存取 满足了文件动态增长、插入删除的要求 能充分利用外存空间 缺点 较多的寻道次数和寻道时间 索引表本身带来了系统开销 如：内外存空间，存取时间,练习题,例：请分别解释在连续分配方式、隐式链接分配方式、显式链接分配方式和索引分配方式

15、中如何将文件的字节偏移量3500转换为物理块号和块内位移量（设盘块大小为1KB，盘块号需占4个字节）。,解：首先，将字节偏移量3500转换成逻辑块号和块内位移量：35001024得到商为3，余数为428，即逻辑块号为3，块内位移量为428。,（1） 在连续分配方式中，可从相应文件的FCB中得到分配给该文件的起始物理盘块号，例如a0，故字节偏移量3500相应的物理盘块号为a0+3，块内位移量为428。 （2） 在隐式链接方式中，由于每个盘块中需留出4个字节（如最后的4个字节）来存放分配给文件的下一个盘块的块号，因此字节偏移量3500的逻辑块号为35001020的商3，而块内位移量为余数440。

16、从相应文件的FCB中可获得分配给该文件的首个（即第0个）盘块的块号，如b0；然后可通过读第b0块获得分配给文件的第1个盘块的块号，如b1；再从b1块中得到第2块的块号，如b2；从b2块中得到第3块的块号，如b3。如此，便可得到字节偏移量3500对应的物理块号b3，而块内位移量则为440。,（3） 在显式链接方式中，可从文件的FCB中得到分配给文件的首个盘块的块号，如c0；然后可在FAT的第c0项中得到分配给文件的第1个盘块的块号，如c1；再在FAT的第c1项中得到文件的第2个盘块的块号，如c2；在FAT的第c2项中得到文件的第3个盘块的块号，如c3。如此，便可获得字节偏移量3500对应的物理块

17、号c3，而块内位移量则为428。 （4） 在索引分配方式中，可从文件的FCB中得到索引表的地址。从索引表的第3项（距离索引表首字节12字节的位置）可获得字节偏移量3500对应的物理块号d，而块内位移量为428。,索引分配的几种方式,直接索引分配 多级索引分配Figure6-12 混合索引分配,练习题,例：存放在某个磁盘上的文件系统，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13个地址项，第0-9个地址项为直接地址，第10个地址项为一次间接地址，第11个地址项为二次间接地址，第12个地址项为三次间接地址。如果每个盘块的大小为512字节，若盘块号需要用3个字节来描述，而每个盘块最多存放170个盘块地址。

18、问： （1） 该文件系统允许文件的最大长度是多少？ （2） 将文件的字节偏移量5000、15000、150000转换为物理块号和块内偏移量。 （3） 假设某个文件的FCB己在内存，但其他信息均在外存，为了访问该文件中某个位置的内容，最少需要几次访问磁盘，最多需要几次访问磁盘？,解：（1） 该文件系统中一个文件的最大长度可达： 10+170+170170+170170170=4942080块，共4942080512字节=2471040KB （2） 5000512得到商为9，余数为392，即字节偏移量5000对应的逻辑块号为9，块内偏移量为392。由于910，故可直接从该文件的FCB的第9个地址项

19、处得到物理盘块号，块内偏移量为392。,15000512得到商为29，余数为152，即字节偏移量15000对应的逻辑块号为29，块内偏移量为152。由于10 29 10+170，而29-10=19，故可从FCB的第10个地址项，即一次间址项中得到一次间址块的地址；并从一次间址块的第19项（即该块的第5759这3个字节）中获得对应的物理盘块号，块内偏移量为152。,150000512得到商为292，余数为496，即字节偏移量150000对应的逻辑块号为292，块内偏移量为496。由于10+170 292 10+170+170170，而292-（10+170）=112，112170得到商为0，余数

20、为112，故可从FCB的第11个地址项，即二次间址项中得到二次间址块的地址，并从二次间址块的第0项中获得一个一次间址块的地址，再从这一次间址块的第112项中获得对应的物理盘块号，块内偏移量为496。,（3） 由于文件的FCB己在内存，为了访问文件中某个位置的内容，最少需要1次访问磁盘（即可通过直接地址直接读文件盘块），最多需要4次访问磁盘（第一次是读三次间址块，第二次是读二次间址块，第三次是读一次间址块，第四次是读文件盘块）。,文件结构、文件存取方式与文件存储介质的关系,返回,返回,文件目录,6.4 目录管理,对文件目录的管理要求 实现“按名存取” 提高对目录的检索速度 文件共享 允许文件重名

21、,6.4 目录管理,文件控制块和索引结点 单级目录结构 两级目录结构 树型目录结构 目录查询技术,文件控制块和索引结点,从文件管理角度看，文件由FCB和文件体（文件本身）两部分组成。 文件控制块（FCB） 文件控制块是操作系统为管理文件而设置的数据结构，存放了文件的有关说明信息，是文件存在的标志。 FCB中的信息 基本信息类：文件名、文件长度、类型、属性、文件物理位置 存取控制信息类：文件存取权限、用户名、口令、共享计数 使用信息类：文件的建立日期、最后修改日期、保存期限、最后访问日期,问题,每个文件有一个FCB，它们被保存在外存空间。当欲访问一个文件时，应当能够根据文件名字找到它所对应的FC

22、B。那么，FCB是如何保存于外存的呢？ 它是作为目录项存储于目录文件中的。因而，FCB也被称作目录项。,文件控制块（FCB）,文件目录 用于检索文件的目录称为文件目录，它是由目录项所构成的有序序列。 目录项 构成文件目录的项目（目录项就是FCB） 目录文件 为了实现对文件目录的管理，通常将文件目录以文件的形式保存在外存，这个文件就叫目录文件。,文件目录和目录文件是同一事物的两种称谓。从用途角度来看称其为文件目录，从实现角度来看称其为目录文件。,文件控制块和索引结点,索引结点 索引结点引入 磁盘索引结点 存放在磁盘上的索引结点 (主标识、类型、存取权限、物理地址、长度、连接计数、存取时间) 内存

23、索引结点 存放在内存上的索引结点 (索引结点编号、状态、访问计数、逻辑设备号、链接指针),返回,例题,例：在某个文件系统中，每个盘块为512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的256个目录项的目录，试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：在引入索引节点前，每个目录项中存放的是对应文件的FCB，故256个目录项的目录总共需要占用25664512=32个盘块。故，在该目录中检索到一个文件平均启动磁盘次数为（1+32）2=16.5。 在引入索引节点后，每个目录项中只需存放文件名和索引节点的编号，因此

24、256个目录项的目录总共需要占用256（8+2）512=5个盘块。因此，找到匹配的目录项平均需要启动3次磁盘；而得到索引节点编号后还需启动磁盘将对应文件的索引节点读入内存，故平均需要启动磁盘4次。可见，引入索引节点后，可大大减少启动磁盘的次数，从而有效地提高检索文件的速度。,返回,单级目录结构,在整个系统中只建立一张目录表 优点: 简单，易实现按名存取 缺点: 限制了用户对文件的命名（即易重名）；文件平均检索时间长(查找速度慢)；不便于实现文件共享；只适用于单用户环境,返回,两级目录结构,在整个系统中建立两级目录 为每个用户建立一个单独的用户文件目录（UFD） 系统中为所有用户建立一个主文件目

25、录（MFD）,主文件目录,两级目录结构,二级文件目录结构下，每个文件均由系统中的用户目录名和用户目录中的文件名两部分进行标识，其中，用户目录名可由操作系统控制，不会重名，因此这种标识具有惟一性。即便不同用户对文件使用了相同的文件名，由于用户名的不同而避免了命名冲突。 二级文件目录将各用户隔离开来，当用户间相互协作时，这种隔离就变成了阻隔他们不能互相访问的一道鸿沟。因此，二级目录不方便共享。,返回,树型目录结构,在两级目录中若允许用户建立自己的子目录，则形成3级或多级目录结构（即树型目录结构）,有共享的子目录和文件,树型目录结构,路径名 访问数据文件的一条路径。 绝对路径、相对路径 当前目录 增

26、加和删除目录 优点 层次结构清晰,实现分组,便于管理和保护 解决重名问题 查找速度加快，因为每个目录下的文件数目较少 缺点 查找一个文件按路径名逐层检查,由于每个文件都放在外存，多次访盘影响速度,返回,目录查询技术,数据文件（按名存取）的查询步骤 根据用户提供的文件名，对文件目录进行查询，找到该文件的FCB（索引结点） 根据FCB（索引结点）所记录的磁盘盘块号，换算出文件在磁盘上的物理位置 启动磁盘驱动程序，读该数据文件至内存中。 对目录进行查询的方式 线性检索法（顺序检索法） Hash方法,返回,目录查询技术-线性检索法（顺序检索法） /usr/ast/mbox,根目录,结点6是/usr的目

27、录,132#块是/usr的目录,结点26是/usr/ast目录,496#块是/usr/ast目录,返回,目录查询技术- Hash方法,建立一个Hash索引文件目录，系统利用用户提供的文件名，将它变换为文件目录的索引值，再利用该索引值到目录中去查找，从而找到文件的物理地址。 注：1）当文件名中用了*，？时，系统无法利用Hash法检索目录，这时须用线性检索法查找目录。 2）在Hash法中须对“冲突”进行处理。 3）若在Hash索引文件目录中查询时，相应的目录项为空，则表示“文件未找到”。,返回,6.5 文件存储空间的管理,仍可采用连续分配和离散分配方式 方法 空闲表法和空闲链法 位示图法 成组链接

28、法,返回,6.5.1 空闲表法和空闲链法,空闲表也叫空闲文件目录，是将文件存储器上一个个连续的未分配区域（称作空闲文件）按第一个空闲块号，连续空闲的块数，以及相应位置（即物理块号）等信息记在空闲表中， 图示如下页。 这种方法适合于建立连续文件，适合少量的空闲区，空闲区数量多时效率低。,空闲表法,空闲链法,把其中所有“空闲块”（即未分配使用的物理块，也称“自由块”）链接起来，当创建一个文件需要存储块时，就从链头上依次取下若干块来，而撤销文件时则将回收空间又依次链接到链尾上。如下图所示。 特点 简单易行，但工作效率低。,空闲链法,返回,6.5.2 位示图法,为反映整个存储空间的分配情况，用主存中若

29、干字节构成位示图。每个字节的每一位(bit)都对应了一个物理块的状态。当该位取1时，标记对应的物理块已分配；取0时则反映了该物理块未分配。 盘块的分配 （1）顺序扫描，找一个或一组为0的块。 （2）根据找到的行/列得到盘块号。B=n(i-1)+j （3）修改位图mapi,j=1。,位示图法,盘块回收 （1）由盘块号得(i,j) i=(b-1)div n +1 j=(b-1)mod n +1 （2）修改位图：mapi,j=0 特点：因不占空间，可放入内存，易于访问。,练习题1,例1：设某系统的磁盘有500块，块号为：0，1，2，3，499。 （1） 若用位示图法管理这500块的盘空间，当字长为3

30、2位时，此位示图占了几个字？ （2） 第i字的第j位对应的块号是多少？（其中：i=0，1，2，j=0，1，2，3，）,解：（1） 位示图法就是在内存用一些字建立一张位示图，用其中的每一位表示一个盘块的使用情况，通常用“1”表示占用，“0”表示空闲。因此，本问题中位示图所占的字数为：50032=16。 （2） 第i字的第j位对应的块号N=32*i+j。,练习题2,例2：有一计算机系统利用下图所示的位示图（行号、列号都从0开始编号）来管理空闲盘块。如果盘块从1开始编号，每个盘块的大小为1KB。 （1） 现要为文件分配两个盘块，试具体说明分配过程。 （2） 若要释放磁盘的第300块，应如何处理？,0

31、 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15,0 1 2 3 4 5 6,答：（1）为某文件分配两个盘块的过程如下： 顺序检索位示图，从中找到第一个值为0的二进制位，得到其行号il=2，列号jl=2。第二个值为0的二进制位，得到其行号i2=3，列号j2=6。 计算出找到的两个空闲块的盘块号分别为： b1=i116+j1+1=216+2+1=35 b2=i216+j2+1=316+6+1=55 修改位示图，令map2,2=map3,6=1，并将对应块35、55分配出去。 （2） 释放磁盘的第300块时，应进行如下处理： 计算出磁盘第300块所对应的二进制位的行号i和列

32、号j： i=（300-1）16=18，j =（300-1）%16=11 修改位示图，令map18,11=0，表示对应块为空闲块。,返回,6.5.3 成组链接法,一、空闲盘块的组织 空闲盘块号栈 二、空闲盘块的分配与回收 分配：到s.free(0)时，由于该块内容为下一组的盘号，将内容加入空闲盘块号栈中，再分配。 回收：到s.free(100)时，将空闲盘块栈中内容放入新到的回收块中，将该回收块作为栈底。,实现：定义一个数据结构filsys，它与磁盘空闲块管理算法有关。 struct filsys int s_isize;/i结点区总块数 int s_fsize;/文件数据区总块数 int s_

33、nfree;/直接管理的空闲块数 int s_free100;/空闲块号栈 int s_ninode;/直接管理的空闲i结点数 int s_ninode100;/空闲i结点栈 其中，s_nfree和s_free100是针对文件数据区的磁盘空闲块管理参数，s_ninode和s_ninode100是针对i结点区的磁盘空闲块管理参数。,成组链接法的分配算法： s_nfree-; if (s_nfree=0) if (s_free0=) sleep(pri,s_flock); 将s_free0块复制到内存filsys中； a=s_free0; else a=s_frees_nfree; return(

34、a);,成组链接法的回收算法： if (s_nfree100) s_frees_nfree=释放块的块号； s_nfree+; else 将filsys中的s_nfree和s_free0s_free99写到释放块； s_nfree=1; s_free0=释放块的块号； return;,练习,例：某个系统采用成组链接法来管理磁盘的空闲空间，目前磁盘的状态图如下： 该磁盘中目前还有多少个空闲盘块？ 请简述磁盘块的分配过程。 在为某文件分配3个盘块后，系统要删除另一文件，并回收他所占的5个盘块，它们的盘块号依次是700、711、703、788、701，请画出回收后的盘块链接情况。,答：（1）301块

35、。 （2）磁盘块的分配过程如下：首先检查空闲盘块号栈是否上锁，如未上锁，便从栈顶取出一空闲盘块号，将与之对应的盘块分配给用户，然后将栈顶指针下移一格。若该盘块号已是栈底，即S.free(0)，这是当前栈中最后一个可分配的盘块号。由于该盘块号所对应的盘块中记有下一组可用的盘块号，因此，调用磁盘读过程，将栈底盘块号所对应的盘块的内容读入栈中，作为新的盘块号栈的内容，并将原栈底对应的盘块分配出去。最后，把栈中的空闲盘块数减1并返回。,501,599,401,499,500,99,0,599,501,700,399,400,100,788,703,711,100,701,4,711,703,788,7

36、01,s.free,0,1,2,3,98,99,400,700,302,(3),成组链接法的优点,利用空闲块管理空闲块，没有额外的数据结构空间开销，节省了磁盘空间。 内存filsys中只需要开辟100个地址指针即可，节省了内存空间。 每100个块的分配或释放只需要访问1次磁盘，其余99次都在内存的filsys中完成，减少读写磁盘次数，从而提高了速度。 这种栈式管理和成组链接方法加快了磁盘的分配和释放的速度，减少了系统的时空开销，提高了系统的效率。,返回,6.6 文件共享,早期实现文件共享的方法 绕弯路法（低效） 允许每个用户获得一“当前目录”，用户所访问的所有文件均相对于当前目录，若不在，则“

37、向上走”绕弯路去访问其上级目录。 连访法 利用基本文件目录实现文件共享 基于索引结点的共享方式 利用符号链实现文件共享,连访法,a,返回,利用基本文件目录实现文件共享,Beta alpha,主文件目录,基本文件目录,符号名 ID,Zhang的文件目录,wang的文件目录,返回,基于索引结点的共享方式,wang的文件目录,Lee的文件目录,注：任何用户对文件进行附加操作或修改，所引起的相应索引结点内容的改变，对其它共享用户均是可见，从而可提供其他用户共享。,基于索引结点的共享方式,C的目录,B的目录,C的目录,B的目录,链接前,建立链接后,拥有者删除文件后,返回,利用符号链实现文件共享,C的目录

38、,B的目录,C的目录,B的目录,拥有者删除文件后,指针悬空,利用符号链实现文件共享,wang的文件目录,Lee的文件目录,Fd文件内容：Wangtest,符号链,利用符号链实现文件共享,优点 当主文件删除一共享文件时，其它共享文件的用户不会留下一个悬空指针。 可链接世界上任何地方的机器中的文件。 缺点 根据给定的文件路径名去查找目录，将使访问文件的开销大，启动磁盘频率较高。 每一共享文件将具有几个文件名，这将增加遍历共享文件的次数。,返回,6.6 文件保护,影响文件安全性的主要因素 人为因素 系统因素 自然因素 确保文件系统安全性的措施 存取控制机制-人为因素 系统容错技术-系统因素 后备系统

39、-自然因素11,6.6 文件保护-存取控制机制,保护域 访问矩阵 访问矩阵的修改（拷贝权、所有权、控制权） 访问矩阵的实现（访问控制表、访问权限表） 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 磁盘容错技术,保护域,进程与域之间的联系 静态联系 进程的可用资源集在进程的整个生命中是固定的 动态联系 进程的可用资源集在进程的整个生命中是变化的,Printer1w,返回,访问矩阵,用以描述系统存取控制的矩阵访问矩阵中的行代表域，列代表对象，矩阵中每一项由一组访问权组成。 R-读；W-写；E-执行 访问权 access(I,j)定义了在域Di中执行的进程能对对象施加

40、的操作集。 访问权通常由资源的拥有者或管理者所决定。,访问矩阵,进程拥有切换权时，可将进程从一个保护域切换到另一保护域，以实现进程和域之间的动态联系。,访问矩阵,保护实现：当进程向文件系统提出存取请求时，系统就根据存取控制矩阵将本次请求和该进程对文件的存取权限进行比较，若不匹配就拒绝执行。 特点：对整个系统中所有文件的访问权限进行集中控制。 缺点：当用户和文件较多时，存取控制矩阵就较大，占据的存储空间就较多；查找花费时间较长。,返回,访问矩阵的修改-拷贝权，所有权，控制权,进程在某个域中对某对象拥有的访问权可通过拷贝将访问权扩展到其它域（同一列即同一对象）中。,访问矩阵的修改-拷贝权，所有权，

41、控制权,利用所有权（O）可实现访问权的扩展、增加和删除（同一列即同一对象）。,访问矩阵的修改-拷贝权，所有权，控制权,可改变矩阵中同一行（同一域即不同对象）的访问权。,返回,访问矩阵的实现-访问控制表,将访问矩阵按列（对象）划分，为每一列建立一张访问控制表ACL。 在该表中无原矩阵中的空项。 由有序对（域，权集）组成。 对象为文件时，常将ACL存放于该文件的FCB/索引结点中，作为存取控制信息。 可定义缺省的访问权集。,访问矩阵的实现-访问权限表,将访问矩阵按行（域）划分，形成一行一张访问权限表。,返回,分级安全管理-,系统级安全管理 主要任务：不允许未经核准的用户进入系统 主要方法 注册 登

42、录 其它措施,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,主要目的 使系统管理员能够掌握要使用系统的诸用户的情况，并保证用户名在系统中的唯一性。 实现 系统中保存一张用户表。 用户使用前须占用用户表一空项注册。 用户使用后须由管理员将该用户从用户表中删除。 一旦删除，该用户便不能再进入系统，除非再次登录。 用户表中用户有限。,登录,主要目的 通过核实该用户的注册名及口令来检查该用户使用系统的合法性。 实现 输入注册用户名。 系统将注册用户名与用户表中的注册名比较。 若用户名正确，则输入用户口令。 口令正确，则登录成功。 用户可使用系统。,其它措施,规定用户定期修改口令 限定用户的终端 限定用户的上机时间,分级安全管理-,用户级安全管理 主要任务 根据用户性质、需求及文件属性给用户分配“文件访问权” 。 主要方法 用户分类：文件主、伙伴、一般用户（超级用户、系统操作员、用户、顾客） 文件访问权（建立、删除、打开、读、写、查询、修改、父权）,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,分级安全管理-,目录级安全管理 主要任务 为保护系统中各种目录的安全，系统对目录