概述文件的结构和存取方式文件目录文件系统的实现文件的使...
第六章 文件管理2
概述 文件的结构和存取方式 文件目录 文件系统的实现 文件的使用 文件系统的可靠性和安全性
一、概述
所有的计算机应用程序都要： 存储信息，检索信息
两种观点 用户观点： 文件系统如何呈现在其面前：一个文件 有什么组成，如何命名，如何保护文件， 可以进行何种操作等等 按名存取 操作系统观点： 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 外存空间管理
空闲盘块号 栈
1 00 4 00 3 99
1 00
99 0 7 99 9 …
3 01 S.free 0 1 1 00 3 00 2 99
7 90 1
3 00
4 00
7 90 0
… 2 99 3 99 7 89 9 7 99 9
…
98 99 2 02 2 01 2 01
…
3 01
…
…
7 80 1
…
7 90 1
文件2
文件3
… …
文件n（FCB）
（2）二级目录结构 为改变一级目录文件目录命名冲突，并 提高对目录文件检索速度而改进 目录分为两级：一级称为主文件目录， 给出用户名，用户子目录所在的物理位 置；二级称为用户文件目录（又称用户 子目录），给出该用户所有文件的FCB
文件目录
二级目录结构
主文件目录
目录分解法
目录文件的 目录项是文件控制块FCB
文件 名
扩展 名
文 件 属 性
建立 日期
建立 时间
文件 修改 修改 第一个磁盘 长度 日期 时间 块号
将上述目录项分解，引入索引节点 目录文件 文件名 索引节点号 1 2 索引节点表
文件系统的概念和结构
文件系统的概念和结构作为计算机系统中的一部分，文件系统是数据的存储和组织管理的核心。
简单来说，文件系统就是管理计算机上存储数据的方式。
文件系统的概念和结构不仅涉及到操作系统的核心部分，而且对于计算机的使用者和应用程序也具有重大的意义。
本文将简要介绍文件系统的概念和结构，并讨论它们的重要性。
一、文件系统的概念文件系统是指一组用来管理计算机硬盘上的文件和目录的结构和原理。
每个文件或目录都可以看做是一个文件系统对象。
文件系统对象具有文件名、尺寸、修改时间、访问权限等特征。
文件系统并非某个独立的应用程序，它是由操作系统中的一些程序和数据结构组成的。
文件系统通过一个层次结构，将文件和目录组织成一个树形结构。
根节点是一个特殊的目录，其中包含了计算机上的所有文件和目录。
文件系统的主要任务是管理磁盘空间和访问文件。
这就要求文件系统通过一些算法来将数据存储到磁盘上，以便于快速访问和高效的管理、查找和修改。
文件系统还负责提供接口，使得用户程序和操作系统能够访问和管理文件。
二、文件系统的结构文件系统通常由两个部分组成：文件目录和存储区域。
1.文件目录文件目录是文件系统的核心，它是文件和目录的组织和管理者。
文件目录记录了本文件系统中所有文件和目录的名称、大小、创建时间、修改时间等信息。
具体来说，文件目录是由一个特殊的文件结构组成的，称为目录项。
每个目录项都包含了文件的名称、大小、属性和其在磁盘上存放的位置。
在常见的UNIX文件系统中，目录项通常存放在一个专门的目录文件中，这个文件通常具有一定格式，以便于文件系统进行快速的查找和存取。
2.存储区域存储区域是文件系统中存储文件和目录数据的地方，它通常由一个逻辑的磁盘分区或物理磁盘组成。
存储区域划分成一个大小固定的簇，每个簇被指定一个唯一的物理地址，其中存储了一个或多个文件块。
具体来说，文件在存储区域中被分成若干个固定大小的数据块，每个数据块都被指定一个唯一的地址，以便于操作系统进行访问和管理。
操作系统教程第5章 文件管理
5.3.3文件存储空间的管理
5.3.3.1文件存储空间的分配 文件存储空间分配常采用连续分配、链接分配和索引分 配 3 种。每种方法都有优点和缺点。有的系统对 3 种方法都 支持，但是更为常见的是一个系统只提供对一种方法的支 持。 1. 连续分配: 优点：在顺序存取时速度较快，一次可以存取多个盘块 ，改进了I/O性能，它常用于存放系统文件，因为这类文件 通常被从头到尾一次存取。另外，也很容易直接存取文件 中的任意一块，因此，连续分配方式支持顺序访问和直接 访问。 缺点： ①要求建立文件时就确定它的长度，依此来分 配相应的存储空间，这往往很难实现。
(2) 链接文件 优点：不要求对整个文件分配连续的空间，从而解决了 空间碎片问题，提高了存储空间利用率，也克服了顺 序文件不易修改的缺点。 缺点：随即存取文件记录时，必须按照从头到尾的顺序 依次存取，其存取速度较慢，而且链接指针本身也要 占去一定的存储空间。 (3) 索引文件 优点：存取、检索速度快，能满足文件动态增删要求 。 缺点：由于索引表的使用而增加 了存储开销，存储器访 问次数多，降低了文件存取速度 。
获得结果
用户接口 符号文件系统 基本文件系统 存取控制验证 逻辑文件系统 物理文件系统
存储设备分配与策略模块
存取要求
启动I/O
图 5.3 文件系统的层次模型
5.1.2 文件的分类
1. 按照文件的性质分类 (1) 系统文件 (2) 库文件 (3) 用户文件 2. 按照文件的组织形式分类 (1) 普通文件 (2) 目录文件 (3) 特殊文件 3. 按照文件的存取控制属性分类 (1) 只读文件 (2) 读写文件 (3) 不保护存取方法和存储设备
用户对不同种类的文件采用不同的存取方法，以方 便的对文件进行各种操作。文件的存储设备分为不可重
文件系统的工作原理
文件系统的工作原理文件系统是计算机系统中管理文件的一种机制。
它提供了在存储设备（如硬盘、固态硬盘）上组织数据的规则和结构，使用户能够方便地存储、检索和管理文件。
1.文件命名与定位文件系统使用唯一的文件名来标识和定位文件。
文件名可以包括文件的路径信息和文件名本身。
文件系统通过目录结构来组织文件，目录可以嵌套，形成一棵树状结构。
用户可以通过文件名来访问文件，文件系统根据文件名解析出文件的路径，定位到具体的存储位置。
2.文件存储管理文件存储管理是文件系统的核心功能。
文件系统使用块作为最小的存储单位，将文件切分为连续的块，并将这些块存储到存储设备上。
文件系统维护一个位图来记录哪些块已经被使用，哪些是空闲的。
文件系统还负责管理文件的元数据，包括文件的大小、创建时间、修改时间、权限等信息。
3.文件共享与保护文件系统提供了文件共享和保护机制。
文件共享可以让多个用户同时访问同一个文件，实现数据共享和协作。
文件保护机制通过权限控制，限制不同用户对文件的访问权限，确保数据的安全性和完整性。
文件系统使用访问控制列表（ACL）或访问控制矩阵（ACM）来管理文件的权限。
4.文件系统的性能优化为了提高文件系统的性能，文件系统采取了多种优化策略。
一种策略是使用缓存，将最常用的文件块或元数据保存在内存中，加快访问速度。
另一种策略是采用磁盘调度算法，优化磁盘上数据的读写顺序，减少磁盘寻道时间。
文件系统还可以使用压缩和去重等技术，节省存储空间。
总结起来，文件系统的工作原理是通过文件名与定位、文件存储管理、文件共享与保护以及性能优化等方式来管理和操作文件。
文件系统在计算机系统中发挥着重要的作用，有效提供了对文件的管理和访问功能，使用户能够方便地处理和存储数据。
Linux文件系统详解理解文件和结构
Linux文件系统详解理解文件和结构Linux文件系统是计算机操作系统中重要的一部分，用于管理和组织存储在硬盘上的文件和文件夹。
了解文件和文件系统的内部结构对于使用Linux操作系统以及进行系统维护和故障排除至关重要。
本文将详细介绍Linux文件系统的概念、文件和结构。
一、Linux文件系统概述文件系统是用于访问、组织和管理存储设备上的文件和文件夹的一种机制。
在Linux中，文件被组织成以目录为单位的层次结构。
每个文件系统都有一个根目录，用“/”表示。
二、文件和目录文件是存储数据的实体，在Linux中，文件可以是文本文件、二进制文件、设备文件等。
每个文件都有一个唯一的路径和名称。
文件路径是指从根目录到文件的完整路径，例如，“/home/user/file.txt”。
目录是用来组织文件的容器，类似于文件夹。
目录可以包含其他目录和文件，形成一个层次结构。
在命令行中，可以使用“ls”命令查看目录中的文件和子目录。
三、Linux文件系统结构1. 超级块（Superblock）：存储文件系统的基本信息，如文件系统的类型、大小、使用情况等。
2. 索引节点（Inode）：每个文件和目录都有一个唯一的索引节点，用于存储文件的元数据（如文件大小、权限、拥有者等）和指向文件数据块的指针。
3. 数据块（Data Block）：存储文件的实际数据内容。
文件被分割成若干个固定大小的数据块，然后存储在不同的物理存储设备上。
4. 空闲块位图（Free Block Bitmap）：记录哪些数据块是空闲的，可以存储新文件的数据。
5. 空闲索引节点位图（Free Inode Bitmap）：记录哪些索引节点是空闲的，可以用于创建新文件或目录。
6. 目录项（Directory Entry）：用于将文件名与索引节点进行关联，使文件能够被查找和访问。
四、常见的Linux文件系统1. ext文件系统：是Linux常用的文件系统类型，包括ext2、ext3和ext4等。
简述linux的文件系统结构
简述linux的文件系统结构Linux的文件系统结构可以说是Linux操作系统的核心组成部分之一，它为用户提供了一个清晰、有序的文件组织方式，使得用户能够方便地管理和访问文件。
本文将对Linux的文件系统结构进行简要概述，以帮助读者更好地理解和使用Linux操作系统。
Linux的文件系统结构采用了一种层次化的树状结构，以根目录（/）为起点，向下分为多个子目录，每个子目录又可以进一步分为更多的子目录，形成了一个层次清晰的文件系统。
下面将分别介绍一些常见的目录。
1. /bin目录：该目录存放的是一些系统命令和可执行文件，如ls、cp等，这些命令和文件可以被所有用户访问和使用。
2. /boot目录：该目录存放的是启动Linux操作系统所需的文件，包括引导程序、内核文件以及一些启动脚本。
3. /dev目录：该目录存放的是设备文件，包括硬盘、光驱、键盘、鼠标等设备，在Linux中一切皆文件，设备也被抽象为文件的形式。
4. /etc目录：该目录存放的是系统的配置文件，如网络配置、用户账户配置等，用户可以根据需要对这些文件进行修改。
5. /home目录：该目录存放的是用户的主目录，每个用户在系统中都有一个独立的主目录，用于存放个人文件和配置。
6. /lib目录：该目录存放的是系统所需的共享库文件，这些库文件包含了一些常用的函数和程序，可以被不同的程序共享使用。
7. /media目录：该目录用于挂载可移动设备，如U盘、光盘等，当插入这些设备时，系统会自动将其挂载到该目录下。
8. /opt目录：该目录用于存放一些可选的软件和程序，这些软件通常是第三方开发的，用户可以自行安装和管理。
9. /proc目录：该目录是一个虚拟文件系统，它提供了对系统内核和进程的访问接口，用户可以通过读写该目录中的文件来获取系统和进程的信息。
10. /root目录：该目录是超级用户（root）的主目录，只有超级用户才能访问和使用该目录。
11. /sbin目录：该目录存放的是一些系统管理命令和程序，这些命令和程序通常只能由超级用户来执行。
全国计算机等级考试四级考试大纲
全国计算机等级考试四级操作系统原理考试大纲（2013年版）基本要求1．掌握操作系统的基本概念、基本结构及运行机制。
2．深入理解进程线程模型，深入理解进程同步机制，深入理解死锁概念及解决方案。
3．掌握存储管理基本概念，掌握分区存储管理方案，深入理解虚拟页式存储管理方案。
4．深入理解文件系统的设计、实现，以及提高文件系统性能的各种方法。
5．了解I/O 设备管理的基本概念、I/O 软件组成，掌握典型的I/O 设备管理技术。
6．了解操作系统的演化过程、新的设计思想和实现技术。
考试内容一、操作系统概述1．操作系统基本概念、特征、分类2．操作系统主要功能3．操作系统发展演化过程，典型操作系统4．操作系统结构设计，典型的操作系统结构二、操作系统运行机制1．内核态与用户态2．中断与异常3．系统调用接口4．存储系统5．I/O 系统6．时钟（Clock）三、进程线程模型1．并发环境与多道程序设计2．进程的基本概念，进程控制块（PCB）3．进程状态及状态转换4．进程控制：创建、撤消、阻塞、唤醒，fork()的使用5．线程基本概念，线程的实现机制，Pthread线程包的使用6．进程的同步与互斥：信号量及PV操作，管程7．进程间通信8．处理机调度四、存储管理方案1．存储管理基本概念，存储管理基本任务2．分区存储管理方案3．覆盖技术与交换技术4．虚存概念与虚拟存储技术5．虚拟页式存储管理方案五、文件系统设计与实现技术1．文件的基本概念、文件逻辑结构、文件的物理结构和存取方式2．文件目录的基本概念，文件目录的实现3．文件的操作，目录的操作4．磁盘空间的管理5．文件系统的可靠性和安全性6．文件系统的性能问题7．Windows的文件系统FAT，UNIX的文件系统六、I/O设备管理1．设备与设备分类2．I/O 硬件组成3．I/O 软件的特点及结构4．典型技术：通道技术，缓冲技术，SPOOLing技术5．I/O 性能问题及解决方案七、死锁1．基本概念：死锁，活锁，饥饿2．死锁预防策略3．死锁避免策略4．死锁检测与解除5．资源分配图考试方式上机考试，总分50分，与四级其他一门课程合计考试时长90分钟。
文件系统：探讨文件系统的基本原理、结构和实现
文件系统：探讨文件系统的基本原理、结构和实现作为我们日常计算机使用的一部分，文件系统是一项非常重要的技术。
它提供了存储和管理文件的功能，是操作系统的核心组成部分。
在本文中，我们将深入探讨文件系统的基本原理、结构和实现方法。
导言在我们使用计算机时，我们经常会处理各种类型的文件，如文档、图片、音频和视频。
这些文件在计算机中存储和组织的方式由文件系统决定。
文件系统是一种管理存储介质上数据的方法，它为我们提供了对文件的读取、写入和管理功能。
文件系统的基本原理文件系统的基本原理是将存储介质划分为固定大小的块，并管理这些块的分配和使用。
它将文件存储为连续的块或散布在存储介质的不同位置。
文件系统还包括对文件的命名、目录结构、权限管理和文件元数据的管理。
存储块和磁盘的使用文件系统使用存储块作为最小单位来管理数据的存储和访问。
存储介质（如硬盘）被划分成固定大小的存储块，通常为4KB或8KB。
文件数据存储在这些块中，并按照一定的方式分配和组织。
连续分配和链接分配文件系统可以使用连续分配或链接分配来组织文件的存储空间。
在连续分配中，文件被存储在存储介质上连续的块中。
这样可以提高文件的读取和写入性能，但会导致碎片问题。
在链接分配中，文件的数据块可以散布在存储介质的不同位置，通过文件的元数据进行链接。
这样可以更有效地利用存储空间，但会导致访问性能下降。
文件的命名和目录结构文件系统使用文件名来唯一标识文件。
文件名通常由字母、数字和一些特殊字符组成。
目录结构则用于组织和管理文件。
目录是一个包含其他文件和目录的特殊文件，通过目录的嵌套结构可以形成层次化的文件组织。
这样我们就可以通过路径来访问文件，例如/usr/share/doc/example.txt。
权限管理和文件元数据文件系统通过权限管理来控制对文件的访问权限。
权限可以被分为所有者权限、组权限和其他用户权限。
文件还包含一些元数据，如文件大小、创建时间、修改时间和访问时间。
计算机操作系统文件系统基础知识了解文件系统的基本概念和组织方式
计算机操作系统文件系统基础知识了解文件系统的基本概念和组织方式计算机操作系统中的文件系统是管理计算机存储设备上数据的一种组织方式。
它负责文件的存储、访问和管理，是操作系统中非常重要的一部分。
本文将介绍文件系统的基本概念和组织方式。
一、文件系统的基本概念文件系统是操作系统中的一个模块，它提供了一种机制来访问和组织计算机存储器中的文件。
文件系统通过使用文件名和文件目录来组织和管理文件。
1. 文件文件是计算机存储设备中存储的最基本的信息单元。
文件可以包含文本、图像、音频、视频等各种类型的数据。
在文件系统中，文件通过唯一的文件名进行标识，用户可以通过文件名来访问文件。
2. 文件名文件名是文件系统中用来标识文件的字符串。
文件名一般由文件的逻辑名和扩展名组成，如“document.txt”。
文件名的组成方式和长度限制根据不同的文件系统而有所不同。
3. 文件目录文件目录是文件系统中用来组织和管理文件的一种方式。
文件目录是一个层次结构，它由多个目录和文件组成。
通过文件目录，用户可以方便地查找和管理文件。
4. 文件路径文件路径是指文件在文件系统中的位置。
文件路径由目录名和文件名组成，以斜杠或反斜杠分隔各个部分。
例如，“/home/user/document.txt”是一个文件的路径。
二、文件系统的组织方式文件系统的组织方式决定了文件在存储设备上的物理位置以及文件间的关系。
常见的文件系统组织方式有顺序文件系统、索引文件系统和树形文件系统等。
1. 顺序文件系统顺序文件系统是指文件在存储设备上按照顺序存放的一种组织方式。
文件按照创建的顺序存放在磁盘上，需要顺序扫描才能找到对应的文件。
顺序文件系统的优点是存取速度较快，但是删除和插入操作比较困难。
2. 索引文件系统索引文件系统是指为每个文件建立一个索引表，通过索引表来管理和访问文件的一种组织方式。
索引表中记录了文件的物理位置信息，用户可以通过索引表进行文件的定位和访问。
索引文件系统的优点是查找速度较快，但是需要额外的空间来存储索引表。
文件的结构与存取方法
操作系统
操作系统
文件的结构与存取方法
研究文件结构有两种观点： 用户的观点（文件的逻辑结构）：主要研
究用户思维中的抽象文件，为用户提供一种逻 辑结构清晰、使用简便的逻辑文件。用户将按 这种形式去存取、检索和加工文件。例如用户 可将文件看作字节的集合。或者用户将文件看 作记录的集合。
实现的观点（文件的物理结构）：主要研究驻留 在存储介质上的文件的结构。
1.3 文件的存取方法
3. 其它存取方法 在复杂的文件系统中，特别是数据库管理系统中，文件的组 织方式有很多，相应的存取方法也很多，如根据文件内容 而不是记录编号的按键存取等。
4. 存取方法与存储设备的关系 文件的存取方法密切地依赖于文件的物理结构和文件存储 设备的特性。目前，常用的文件存储设备有磁带、磁盘、 光盘和电子盘（俗称U盘）。
文件的物理结构：文件的各个字节在存储介质上 是如何摆放的。
1.1 文件的逻辑结构
1 文件的逻辑结构
流式文件：基本信息单位是字节或字，其长度是所 含字节的数量。 这种文件的优点是节省存储空间。 在这种文件中无需额外的说明和控制信息。 记录式文件：记录式文件是一种结构文件。由若干 个记录组成，文件中的记录可按顺序编号为记录1， 记录2，……，记录n。 如果文件中所有记录的长度相等,则称为定长记录文 件,文件的长度为记录个数与记录长度的积。 若文件中的记录长度不相等,则称为变长记录文件。 文件长度为所有记录长度之和。
1.Байду номын сангаас连续文件 2. 串连文件
3. 索引文件 4. 多重索引文件 5．散列文件
1.3 文件的存取方法
文件的存取方法是指读写存储在辅助存储器上的 文件物理块的方法。常用的存取方法有顺序存取 法和直接存取法两种。 1. 顺序存取
操作系统文件系统基础知识全面解析
操作系统文件系统基础知识全面解析操作系统的文件系统是计算机中一个重要的组成部分，它负责管理文件和目录，为应用程序提供存储和检索数据的接口。
本文将全面解析操作系统文件系统的基础知识，介绍其重要概念、特点以及常见的文件系统类型。
一、文件系统概述文件系统是指操作系统中用于组织和管理文件的一种机制，它通过提供文件和目录的抽象概念，实现了对存储设备上的数据进行读取、写入、删除和更改等操作。
文件系统通过在物理存储介质上组织数据，使得用户可以方便地进行文件的管理和使用。
二、文件系统的重要概念1. 文件：文件是文件系统中最基本的存储单元，它是命名和存储数据的基本单位。
文件可以是文本、图像、视频等不同类型的数据。
2. 目录：目录用于组织和管理文件，它可以包含其他目录和文件。
目录可以形成层次结构，方便用户对文件进行分类和查找。
3. 文件路径：文件路径是用于定位文件位置的字符串，它包含从文件系统根目录到目标文件的所有目录名和文件名。
文件路径可以是绝对路径（从根目录开始）或相对路径（相对于当前目录）。
4. 文件属性：文件属性包括文件名、大小、创建时间、修改时间、访问权限等信息，用于描述文件的特征和状态。
5. 文件操作：文件操作指对文件进行的读取、写入、删除和更改等操作，这些操作可以通过文件系统提供的接口函数进行调用。
三、文件系统的特点1. 逻辑结构：文件系统采用树状结构或图状结构组织文件和目录，通过目录和文件之间的关系来实现对文件的管理和访问。
2. 物理结构：文件系统将文件和目录存储在物理存储介质上，包括硬盘、固态硬盘、光盘等，通过物理地址或磁盘块号来表示文件在存储设备上的位置。
3. 文件访问方式：文件系统支持顺序访问、随机访问和直接访问等不同的文件访问方式，以满足不同应用程序的需求。
4. 文件保护：文件系统通过设置文件的权限和访问控制策略，保护文件的机密性和完整性，防止未经授权的访问和修改。
5. 文件共享：文件系统支持文件的共享和协作，多个用户可以同时访问和修改同一个文件，提高工作效率。
文件系统的组织结构及相应参数
一、文件系统的定义和作用文件系统是操作系统中用来管理文件和目录的一种机制，它定义了文件如何组织和存储在存储设备上，并允许用户对文件进行读取、写入、修改和删除的操作。
文件系统的作用是为了有效地管理存储设备上的文件，在用户和应用程序之间提供一个统一的接口。
二、文件系统的组织结构1. 文件和目录在文件系统中，文件和目录是最基本的组织单元。
文件用来存储数据，可以是文本文件、图像文件、视瓶文件等各种类型。
目录则用来组织文件，可以包含文件和其他目录。
2. 文件系统的组织方式文件系统可以采用不同的组织方式，常见的有层次式文件系统、平面式文件系统和网络文件系统等。
层次式文件系统采用树状结构，由根目录、子目录和文件组成。
而平面式文件系统则是将所有文件放在同一级目录下进行管理。
网络文件系统则是在网络上进行文件的组织和管理。
3. 文件系统的访问权限文件系统中的文件和目录有着不同的访问权限，通常包括读取、写入和执行权限等。
这些权限可以针对文件的所有者、所属组和其他用户进行设置，以保护文件的安全性和隐私性。
4. 文件系统的索引结构文件系统还包括索引结构，用来快速定位和访问文件。
常见的索引结构包括文件索引节点（inode）、文件分配表（FAT）、磁盘块映射表等。
这些结构可以加快文件系统的访问速度，并提高文件的存储效率。
三、文件系统的参数1. 文件系统类型文件系统可以有多种类型，常见的有FAT、NTFS、ext2、ext3、ext4、XFS等。
不同的文件系统类型有着不同的特点和适用场景，用户可以根据实际需求选择合适的文件系统类型。
2. 文件系统的容量文件系统的容量是指文件系统能够管理和存储的文件数量和大小。
文件系统的容量依赖于所使用的存储设备和文件系统类型，对于大容量存储设备，需要选择能够支持大容量的文件系统。
3. 文件系统的性能文件系统的性能包括读取速度、写入速度、访问速度和系统资源占用等。
不同的文件系统类型和参数会对性能产生影响，用户可以根据需求选择高性能的文件系统。
操作系统文件的逻辑组织结构
操作系统文件的逻辑组织结构操作系统文件的逻辑组织结构概述：操作系统是计算机系统中最核心的部分，它负责管理计算机硬件和软件资源，并为应用程序提供服务。
文件是操作系统管理的重要资源之一，它们存储着用户数据和程序代码。
操作系统将文件组织成逻辑结构，以便用户方便地访问和管理。
一、文件的概念和分类1. 文件的概念文件是指一组有序的数据或信息，它们按照一定规则存储在存储介质上。
在计算机中，文件通常是由若干个扇区组成，每个扇区包含固定数量的字节。
2. 文件的分类根据文件内容和用途，可以将文件分为以下几类：（1）文本文件：由字符组成的文件，如文本文档、代码等。
（2）二进制文件：由二进制数据组成的文件，如可执行程序、图像、音频等。
（3）目录：用于组织其他文件的特殊类型的文件。
二、操作系统对文件进行逻辑组织1. 文件系统为了方便用户访问和管理文件，操作系统引入了“文件系统”的概念。
一个完整的“文件系统”包括三个部分：目录结构、磁盘空间管理和访问控制。
2. 目录结构目录结构是指操作系统对文件进行逻辑组织的一种方式，它将所有文件组织成一个树形结构。
在一个目录下可以包含多个子目录和文件，每个文件或子目录都有唯一的名称和路径。
3. 磁盘空间管理磁盘空间管理是指操作系统如何管理存储介质上的空间，以便有效地存储和访问文件。
常用的磁盘空间管理方式有以下几种：（1）连续分配：将存储介质划分为若干个固定大小的区域，每个区域只能分配给一个文件使用。
（2）链式分配：将存储介质划分为若干个相互独立的块，每个块包含一个指向下一个块的指针。
（3）索引分配：为每个文件建立一个索引表，记录文件所占用的所有块号。
4. 访问控制访问控制是指操作系统对文件进行权限控制，以保护用户数据和程序代码不被非法访问或修改。
常用的访问控制方式有以下几种：（1）基于用户身份验证：要求用户在访问系统资源之前进行身份验证，并根据用户身份确定其权限范围。
（2）基于文件属性：为每个文件设置访问权限，包括读、写、执行等。
文件存储知识点总结
文件存储知识点总结文件存储是计算机系统中非常重要的一部分，负责存储和管理用户数据。
在计算机系统中，文件是数据的基本存储单位，它们可以包含文本、图像、视频、音频等各种类型的数据。
在本文中，我们将系统地总结文件存储的相关知识点，包括文件系统、文件操作、文件类型、文件存储管理等内容。
一、文件系统1. 文件系统概述文件系统是计算机中用于管理存储设备（如硬盘、固态硬盘等）上的文件的一种机制。
文件系统提供了对文件的组织、存储、检索和管理功能，使得用户能够方便地进行文件操作。
常见的文件系统包括FAT32、NTFS、exFAT、ext4等。
2. 文件系统结构文件系统通常由文件、目录和文件属性组成。
文件是用户存储的基本数据单位，目录用于组织和管理文件，文件属性包括文件名、大小、访问权限等元数据信息。
3. 文件系统操作文件系统提供了一系列基本操作，包括文件的创建、打开、关闭、读取、写入、删除等。
这些操作可以通过系统调用或文件系统接口来完成。
4. 文件系统特性不同的文件系统具有不同的特性，包括文件系统的容量限制、文件名长度、文件属性支持等。
了解文件系统的特性对于文件的有效管理是非常重要的。
二、文件操作1. 文件操作概述文件操作是指对文件进行各种操作，包括创建文件、读写文件、删除文件等。
文件操作是基础的系统调用，它们允许用户程序对文件进行操作。
2. 文件打开和关闭文件打开是指程序通过系统调用或文件系统接口打开一个文件，以便对其进行读写操作。
文件关闭是指程序结束对文件的访问，并释放文件相关的资源。
3. 文件读写文件读写是指程序对文件进行读取和写入操作。
读取操作将文件中的数据读取到程序中，写入操作将程序中的数据写入到文件中。
4. 文件属性操作文件属性操作是指对文件属性进行操作，包括文件名、大小、访问权限等。
文件系统提供了一系列系统调用或文件系统接口来完成这些操作。
5. 文件访问控制文件访问控制是指对文件的访问权限进行控制。
文件存储原理
文件存储原理文件存储原理是指计算机系统中文件是如何存储和管理的基本原理。
文件存储是计算机系统中最基本的操作之一，它涉及到数据的存储、读取和管理，对计算机系统的性能和稳定性有着重要的影响。
文件存储原理的理解对于计算机系统的设计和优化具有重要的意义。
在计算机系统中，文件是数据的集合，它以一定的格式和结构存储在存储介质上。
文件存储原理涉及到文件的组织结构、存储方式、读写操作等方面的内容。
在文件存储原理中，最重要的概念包括文件系统、文件存储结构、文件存储管理等。
文件系统是计算机系统中用来组织和管理文件的一种机制。
它定义了文件的命名规则、存储路径、权限控制等内容，是计算机系统中最基本的组织和管理单元。
常见的文件系统包括FAT、NTFS、ext4等，它们在不同的操作系统中有着不同的实现方式和特点。
文件存储结构是指文件在存储介质上的组织方式。
常见的文件存储结构包括顺序存储、链式存储、索引存储等。
不同的存储结构对文件的读写性能有着重要的影响，合理选择文件存储结构可以提高文件的访问效率。
文件存储管理是指计算机系统中对文件进行管理和维护的一系列操作。
它包括文件的创建、打开、关闭、读写、删除等操作，以及对文件的权限控制、空间管理、碎片整理等内容。
文件存储管理的好坏直接影响着文件系统的性能和稳定性。
在文件存储原理中，还涉及到文件的存储介质、文件的存储格式、文件的访问控制等内容。
文件的存储介质包括硬盘、固态硬盘、光盘、磁带等，不同的存储介质对文件的读写性能和稳定性有着重要的影响。
文件的存储格式包括文本文件、二进制文件、图像文件、音频文件、视频文件等，不同的存储格式有着不同的存储方式和读写操作。
文件的访问控制包括对文件的读取、写入、执行等权限的控制，合理的访问控制可以保护文件的安全性和隐私性。
综上所述，文件存储原理是计算机系统中非常重要的一部分，它涉及到文件系统、文件存储结构、文件存储管理、文件的存储介质、文件的存储格式、文件的访问控制等内容。
42 文件的组织结构及存取方法
文件组织结构分为文件的逻辑结构 （ structure）和文件的物理结构 （ structure）。前者是从用户的观点出发， 所看到的是独立于文件物理特性的文件组 织形式，是用户可以直接处理的数据及其 结构。而后者则是文件在外存上具体的存 储结构。
2021/7/4
1
• 所谓文件的逻辑结构就是从用户观点出发所见到 的文件结构。它通常分为两种形式：记录式文件 和流式文件。
也存在如下缺点：
• 第一，要求建立文件时就确定它的长度，依此来 分配相应的存储空间，这往往很难实现。
• 第二，它不便于文件的动态扩充。
• 第三，可能出现外部碎片，就是在存储介质上存 在很多空闲块，但它们都不连续，无法被连续文 件使用，造成浪费。
2021/7/4
6
2.串连文件
• 为了使系统能找到下一个逻辑块所在的物理块， 可在各物理块中设立一个指针（称为连接字）， 它指示该文件的下一个物理块，如图4.4所示。 文件A在逻辑上有3块：0~2块；而对应的物理块 号却是90、65和71，最后一块的连接字为NULL， 表示该块是文件结尾，即没有后继块。
• 新的问题 ： ①一般仅适于对信息的顺序访问，而不利于对文 件的随机存取。 ②每个物理块上增加了一个连接字，为信息管理添 加了一些麻烦。
2021/7/4
7
文件A的说明
2021/7/4
9…0块… 首物6理5 块90
……
65块 71
图4.4 串联文件
71块 Null
8
3.索引文件
• 索引文件是实现非连续分配的另一种方案：系统 为每个文件建立一个索引表，其中的表项指出存 放该文件的各个物理块号，而整个索引表由文件 说明项指出，如图4.5所示。
文件的结构及存取方法
（2）链接文件 结构是把把每个 物理块的最后一 个单元用作指针， 指向下一个物理 块的地址，通过 指针链接形成物 理文件结构。如 图5.2所示。
返回
图5.2
使用链接文件结构时，在文件说明信息 中只需指明该文件的第一个物理块号就行了。 链接文件的优点是不要求对各个文件分配连 续存储空间，解决了外零头空间问题，提高 了存储空间利用率；文件长度可以动态增长， 只要调整链接指针就可以在任何一个信息块 之间插入或删除一个信息块。链接文件结构 一般适用于逻辑上连续的文件，且存取方法 应是顺序存取的。对随机存取文件，其存取 速度慢，因为只能按链接指针从头至尾顺序 搜索。
式文件的一个特例。在UNIX系统中，所有的文件都被看作是流式文
件，即使是有结构文件，也被视为流式文件，系统不对文件进行格
式处理。
返回
文件的物理结构是指文件在外存上的存储组织方
式。事实上，由于文件的物理结构决定了文件信息在
外存上的存储位置，因此，文件信息的逻辑块号（逻
辑地址）到物理块号（物理地址）的变换是由文件的
（1）空闲链表
空闲链表是将所有空闲空间以空闲块或空闲盘区(每个盘区可包含多 个块)为单位形成一个链表。
对以空闲块为单位形成的链表，称为空闲盘块链。分配存储空间时， 系统从链首依次择取所需的空闲块，回收空闲空间时，释放的空闲块 逐个链入链尾。对以空闲盘区为单位形成的链表，称为空闲盘区链。 空闲盘区链中的结点应包含本盘区拥有的盘块数和下一个空闲盘区结 点的指针。在回收盘区时，要对相邻盘区进行合并。
根据用户和系统管理上的需要，可采用多种方式来组织这些记录， 形成不同的记录文件结构：
（１）连续结构。按记录存入文件的先后次序排列，与文件内容 无关。查找时，只能从第一个记录开始顺序查找，查找效率低， 但有利于记录的追加和修改。
文件存储的底层原理
文件存储的底层原理文件存储是计算机系统中最基本的操作之一，它是将数据保存在磁盘或其他存储介质中，以便在需要时进行读取和修改。
文件存储的底层原理涉及到磁盘的物理结构、文件系统的组织和管理等方面。
磁盘的物理结构磁盘是一种存储介质，它由多个盘片组成，每个盘片都有两个面，每个面都被分成若干个同心圆的磁道。
每个磁道又被分成若干个扇区，每个扇区可以存储一定量的数据。
磁盘的读写头可以在盘片上移动，从而读取或写入数据。
文件系统的组织和管理文件系统是一种组织和管理文件的方式，它将磁盘上的空间划分成若干个区域，每个区域称为一个簇。
文件系统将文件存储在一个或多个簇中，每个文件都有一个文件名和一个扩展名，用于标识文件的类型和内容。
文件系统还维护了一个目录结构，用于记录文件的位置和属性。
目录结构由若干个目录和文件组成，每个目录可以包含若干个子目录和文件。
文件系统通过目录结构来实现文件的查找、读取和修改。
文件的读写操作文件的读写操作是通过文件系统来实现的。
当用户打开一个文件时，文件系统会根据文件名和扩展名来查找文件的位置和属性。
如果文件存在，文件系统会将文件的内容读取到内存中，供用户进行操作。
当用户修改文件时，文件系统会将修改后的内容写入磁盘中。
由于磁盘的读写速度较慢，文件系统通常采用缓存技术来提高文件的读写效率。
文件系统会将文件的一部分或全部内容缓存到内存中，供用户进行操作。
当用户关闭文件时，文件系统会将缓存中的内容写入磁盘中，以保证文件的完整性和一致性。
总结文件存储的底层原理涉及到磁盘的物理结构、文件系统的组织和管理等方面。
文件系统通过目录结构来实现文件的查找、读取和修改。
文件的读写操作是通过文件系统来实现的，文件系统通常采用缓存技术来提高文件的读写效率。
文件存储是计算机系统中最基本的操作之一，它为用户提供了方便、快捷的数据存储和管理方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2014-9-5
操作系统
11
（4）功能 (3)
系统维护及向用户提供有关信息 文件系统的执行效率 文件系统在操作系统接口中占的比例最 大，用户使用操作系统的感觉在很大程 度上取决于对文件系统的使用效果 提供与I/O的统一接口
2014-9-5
操作系统
12
2.文件的分类 (1)
（1）按文件性质和用途分类 系统文件： 有关OS及有关系统所组成文件 用户文件： 库文件：标准子程序及常用应用程序组成 文件，允许用户使用但不能修改
2014-9-5
操作系统
27
磁盘系统由磁盘本身和驱动控制设备组成， 实际存取读写的动作过程是由磁盘驱动 控制设备按照主机要求完成的 一次访盘请求： 读/写，磁盘地址（设备号，柱面号，磁头 号，扇区号），内存地址（源/目）
2014-9-5
操作系统
28
完成过程由三个动作组成：
寻道（时间）：磁头移动定位到指定磁道 旋转延迟（时间）：等待指定扇区从磁头下旋转 经过 数据传输（时间）：数据在磁盘与内存之间的实 际传输
2014-9-5
操作系统
15
UNIX系统的三类文件
普通文件(regular) 包含的是用户的信息，一般为ASCII或二进制文件 目录文件(directory) 管理文件系统的系统文件 特殊文件(special file) 字符设备文件：和输入输出有关，用于模仿串 行I/O设备，例如终端，打印机，网络等 块设备文件：模仿磁盘
2014-9-5
操作系统
52
文件目录、目录项、目录文件
文件目录：把所有的FCB组织在一起， 就构成了文件目录，即文件控制块的有 序集合 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
第i块 间隙 第i+1块
2014-9-5
操作系统
23
（3）磁盘
直接（随机）存取设备： 存取磁盘上任一物理块的时间不依赖于该物 理块所处的位置
2014-9-5
操作系统
24
扇区
磁道
2014-9-5
操作系统
25
扇区
磁臂
柱面
磁头
2014-9-5
操作系统
26
有关磁盘的术语
信息记录在磁道上，多个盘片，正反两面 都用来记录信息，每面一个磁头 所有盘面中处于同一磁道号上的所有磁道 组成一个柱面 物理地址形式： 磁头号（盘面号） 磁道号（柱面号） 扇区号
1.基本概念
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 了为管理文件所需的所有有关信息（文件 属性） 文件控制块是文件存在的标志
2014-9-5
操作系统
51
文件控制块的内容
文件名，文件号，用户名，文件地址， 文件长度，文件类型，文件属性，共享 计数，文件的建立日期，保存期限，最 后修改日期，最后访问日期，口令，文 件逻辑结构，文件物理结构
2014-9-5
操作系统
48
2014-9-5
操作系统
49
4.文件结构、文件存取方式与文件存储介质的关系
存取方式 顺序存取方式 随机(直接)存取方式 存储介质 磁带 连续 顺序 随机
操作系统
磁盘 链接 顺序 索引 顺序 随机
50
物理结构 连续结构
存取方式 顺序存取
2014-9-5
三、文件目录
操作系统
2
解决方法
把信息以一种单元，即文件的形式存储 在磁盘或其他外部介质上 文件是通过操作系统来管理的，包括：
文件的结构，命名，存取，使用，保护和 实现方法
2014-9-5
操作系统
3
看待文件的两种观点
用户观点： 文件系统如何呈现在其面前：一个文件有 什么组成，如何命名，如何保护文件，可 以进行何种操作等等 操作系统观点： 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
2014-9-5
操作系统
34
在读写外存时不涉及硬件细节，使用逻 辑地址和逻辑操作 存取速度尽可能快，容量大且空间利用 率高 外存上存放的信息安全可靠，防止来自 硬件的故障和他人的侵权 可以方便地共享，动态扩缩，携带拆卸， 了解存储情况和使用情况 以尽可能小的代价完成上述要求
2014-9-5
2014-9-5
操作系统
9
（4）功能 (1)
统一管理文件的存储空间，实施存储空 间的分配与回收
实现文件的按名存取 名字空间 映射 存储空间
2014-9-5
操作系统
10
（4）功能 (2)
实现文件信息的共享，并提供文件的保护 和保密措施
向用户提供一个方便使用的接口（提供对 文件系统操作命令，以及提供对文件的操 作命令：信息存取、加工等）
2014-9-5
操作系统
32
（5）外存的特点
容量大，断电后仍可保存信息，速度较慢， 成本较低 由两部分组成：驱动部分+存储介质 种类很多 外存空间组织与地址与存取方式非常复杂 I/O过程方式非常复杂
2014-9-5
操作系统
33
（6）用户对外存的要求
用户对外存的使用：读写外存数据 用户对外存的要求：方便、效率、安全
末址 25
jeep
4
8 12
5
6
7
9 16 10 25 11 13 14 15
16 1 17
20 24 21
18
22
19
23 27
25 -1 26
28
2014-9-5
29
30
31
操作系统
40
缺点：存取速度慢，不适于随机存取 可靠性问题，如指针出错 更多的寻道次数和寻道时间 链接指针占用一定的空间 链接结构的一个变形: 文件分配表FAT
2014-9-5
操作系统
29
硬盘又分为两种： 固定头磁盘：每个磁道设置一个磁头，变 换磁道时不需要磁头的机械移动，速度 快但成本高 移动头磁盘：一个盘面只有一个磁头，变 换磁道时需要移动磁头，速度慢但成本 低
2014-9-5
操作系统
30
硬盘的结构和引导区
2014-9-5
操作系统
31
（4）光盘
光盘容量大，速度快，价格便宜，但一般 不可写 可读写光盘驱动器价格贵，写过程很麻烦 光盘的空间结构与磁盘类似
信息项 信息项 ……... 信息项 ……... 信息项
读写指针
各信息项之间具有顺序关系
2014-9-5
操作系统
6
文件的特点
文件是一个抽象机制，它提供了一种把信 息保存在存储介质上，而且便于以后存 取的方法，用户不必关心实现细节
2014-9-5
操作系统
7
（2）文件系统
是操作系统中统一管理信息资源的一种 软件，管理文件的存储、检索、更新， 提供安全可靠的共享和保护手段，并且 方便用户使用 三种理解方式
第四章 文件管理
概述 文件的结构和存取方式 文件目录 文件系统的实现 文件的使用 文件系统的可靠性和安全性 文件系统的性能问题
2014-9-5
操作系统
1
一、概述
所有的计算机应用程序都要： 存储信息，检索信息
三个基本要求： 能够存储大量的信息 长期保存信息 可以共享信息
2014-9-5
索引表地址 19 9 16 1 10 25 -1 -1 -1
43
12 13 16 17 20 21 24 25 28 29
2014-9-5
19
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
2014-9-5
操作系统
35
3.文件的物理结构
是从系统的角度来看文件，从文件在物理 介质上的存放方式来研究文件 （1）连续结构（顺序） 文件的信息存放在若干连续的物理块中 优点: 简单 支持顺序存取和随机存取 顺序存取速度快 所需的磁盘寻道次数和寻道时间最少
2014-9-5
操作系统
36
count
0 4 8 12 16 20 1 5 9 13 17 21 25 29 2 6 10 14 18 22 26 30
操作系统
44
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
2014-9-5
操作系统
45
索引表组织: 链接模式:一个盘块一个索引表,多个索引 表链接起来 多级索引:将一个大文件的所有索引表 （二级索引)的地址放在另一个索引表 （一级索引)中 综合模式:
2014-9-5
2014-9-5
操作系统
4
1. 文件与文件系统
（1）文件 一组带标识的在逻辑上有完整意义的信 息项的序列，这个标识为文件名 信息项：构成文件内容的基本单位 长度：单个字节，或多个字节 文件内容的意义：由文件的建立者和使 用者解释
2014-9-5
操作系统
5
编号：0
1
……
i
……
n-1
2014-9-5
操作系统
41
（3）索引结构
一个文件的信息存放在若干不连续物理块 中，系统为每个文件建立一个专用数据 结构--索引表，并将这些块的块号存放在 一个索引表中 一个索引表就是磁盘块地址数组,其中第i 个条目指向文件的第i块
2014-9-5
操作系统
42
文件目录 文件名 Jeep
0 4 8 1 5 9 2 6 10 14 18 22 26 30 3 7 11 15 19 23 27 31 操作系统