操作系统三版课件5

种文件的逻辑结构为“流式文件”。流式文件以字符为操作对象，适用于进行字符流的 正文处理。 记录式文件：把文件信息划分成一个个记录，存取以记录为单位进行，称这种文 件的逻辑结构为“记录式文件”。在这种文件中，每个记录顺序编号，称为“记录号”。 在记录式文件中，总有一个数据项能够唯一地标识记录，这种数据项称为记录的“主关 键字”。查找文件中的某个记录时，按主关键字去搜索，肯定能够找到。记录中的其他 项被称为“次关键字”。利用次关键字可以对文件中的记录进行分类。
3. 文件的分类
• 5.1.2 文件的逻辑结构
1. 文件的两种组织形式
所谓“文件的结构”，是指以什么样的形式去组织一个文件。用户总是从使用的 角度组织文件，系统总是从存储的角度组织文件。因此，从用户使用角度组织的文件， 称为文件的“逻辑结构”；从系统存储角度组织的文件，称为文件的“物理结构”。
2. 文件系统的主要功能
• NTFS：微软Windows NT内核的系列操作系统支持的、 一个特别为网络和磁盘配额、文件加密等管理安全特性设 计的磁盘格式。随着以NT为内核的Windows 2000/XP的 普及，很多个人用户开始用到了NTFS。NTFS也是以簇为 单位来存储数据文件，但NTFS中簇的大小并不依赖于磁 盘或分区的大小。簇尺寸的缩小不但降低了磁盘空间的浪 费，还减少了产生磁盘碎片的可能。NTFS支持文件加密 管理功能，可为用户提供更高层次的安全保证。
2. 文件系统
所谓“文件系统”，是指与文件管理有关的那部分软件、被管理的文件以及管理所 需要的数据结构（如目录、索引表等）的总体。
. 按文件的性质和用途，可把文件分成： 系统文件、用户文件、库文件。 . 按文件的保护性质，可把文件分成：只读文件、读写文件、可执行文件、不保护 文件。 . 按照文件的保护期限，可以把文件分成：临时文件、档案文件、永久文件。 . 按照文件的存取方式，可以把文件分成：顺序存取文件、随机存取文件。 . 按照设备的类型，可以把文件分成：磁盘文件、磁带文件、打印文件。 . 按照文件的逻辑结构，可以把文件分成：流式文件、记录式文件。 . 按照文件的物理结构，可以把文件分成 ：连续文件、链接文件、索引文件。 . 按照文件的内容，可以把文件分成 ：普通文件、目录文件、特殊文件。
0位 1位 2位 3位 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1
30位 31位 0/1 0/1 0/1 0/1 1个柱面
所谓“相对块号”，即是指从0 开始，按柱面和盘面（即磁头）的 顺序对磁盘块进行统一编号。
第1字
. 字长为m，那么第i字第j位 对应的相对块号k是：k = i×m + j。 . 若每个盘面有n个扇区，相对块号k。那么求柱面号、磁头号、扇区号的公式为： 柱面号=k / m，磁头号=(k % m ) / n，扇区号=(k % m) % n . 已知柱面号、磁头号、扇区号。求其对应相对块号、字号、位号的公式为：
扇区号： 文件：MYFILE 0 1 1 2 3 4 5 3 6 12 磁 道 号 2 4 13 5 2 14 6 -1 3 15 8 9 14 0 4 5 6 0 10 9 10 1 11 7 0 0 1 1 2 2 3 首块指针 6 3
.
索引表存放：索引文件 若把逻辑上连续的用户文件信息存放到辅存的不连续物理块中，系统为每个文件 建立一张索引表，表中按照逻辑记录存放的物理块顺序记录了这些物理块号。那么这 时所涉及的物理块，就是这个用户文件的物理结构。由于这些物理块是不连续的，逻 辑文件信息的连续性通过索引表里记录的物理块的块号反映出来，因此把这个文件的 物理结构称为“索引结构”，或“索引文件”。
2. 文件的三种物理结构 连续存放：连续文件 用户总是把自己的文件 信息看作是连续的。若把这 种逻辑上连续的文件信息依 次存放到辅存连续的物理块 中，那么所涉及的这些物理 块就构成了该文件的物理结 构。因为这些物理块是连续 的，故这种文件的物理结构 称为“顺序结构”，或“连 续文件”。
扇区号： 文件：MYFILE 0 1 1 2 3 4 5 3 6 磁 道 号 2 4 12 8 0 4 0
5.2 磁盘存储空间的管理
• 5.2.1 位示图
1. 位示图
具体做法是：为所要管理的磁盘设置一张位示图，其大小由磁盘的总块数决定。位 示图中的每个二进制位与一个磁盘块（假定一个扇区就是一个磁盘块）对应，该位为 “1”，表示对应的块已分配；为“0”，表示对应的块空闲，可以参加分配。
2. 相对块号
第0字
如果该文件使用的是链接结构，那么也不适宜采用随机存取的方式进行访问。
2. 随机存取
3. 存储设备、存储结构、存取方式间的关系
存储设备 磁 盘 磁 带
存储结构
连续文件
串联文件
索引文件
连续文件
存取方式
顺序、随机

顺序
顺序、随机
顺序
• 什么是文件系统？ • 文件系统是操作系统用于明确磁盘或分区上 的文件的方法和数据结构；即在磁盘上组织文件 的方法。也指用于存储文件的磁盘或分区，或文 件系统种类。 • 举个通俗的比喻，一块硬盘就像一个块空地， 文件就像不同的材料，我们首先得在空地上建起 仓库（分区），并且指定好（格式化）仓库对材 料的管理规范（文件系统），这样才能将材料运 进仓库保管。 • NTFS，FAT32，FAT16还有更早的FAT等等 都是文件系统。
• 5.1.3 文件的物理结构
1. 文件的物理结构
文件按不同的组织方式存放在辅存上，就得到文件不同的“物理结构”。文件的 物理结构有时也称为文件的“存储结构”。通常是以记录成组的方式把文件存放到辅 存的。即一个辅存块里，可能存放多个逻辑记录，块是辅存与内存之间进行信息传输 的单位。在文件的物理结构里，把块称为一个“物理记录”。
第99字 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1
3. 计算公式
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
相对块号k=柱面号×m+磁头号×n+扇区号，字号=k / m ，位号=k % m
• 5.2.2 空闲区表
1. 空闲区表
系统设置一张表格，表中每个表目记录磁盘空间中的一个连续空闲盘区的信息，比 如该空闲盘区的起始空闲块号、连续的空闲块个数、以及表目的状态，称此表为“空闲 空闲 区表”。 区表 2. 存储空间的分配与释放 创建新文件时，根据文件的长度查找空闲区表，从状态为“有效”的表目里找到合 适的表项进行分配；删除一个文件时，在空闲区表里找一个“空白”表项，将该文件原 先占用的连续存储空间信息填写进去，并把表项的状态改为“有效”。
第5章 文件管理
本章讲述内容： 本章讲述内容：
5.1 文件的 结构； 5.2 磁盘存储空间的管理 ； 5.3 文件管理与目录结构； 5.4 文件的使用。
5.1 文件的结构
• 5.1.1 文件与文件系统
1. 文件
所谓“文件”，是指具有完整逻辑意义的一组相关信息的集合。文件与文件之间用 符号名加以标识，这个符号名被称为“文件名”。文件被存放在大容量的辅助存储器中。 当用户需要使用时，就通过文件名把相应的文件读到内存。
NTFS文件格式 支持单个分区大于2G 支持磁盘配额
FAT32文件格式 支持单个分区大于2G 不支持磁盘配额
FAT16文件格式 单个分区小于2G 不支持磁盘配额
支持文件压缩（系统 ） 不支持文件压缩（系统 不支持文件压缩（系 统） 支持EFS文件加密系统 产生的磁盘碎片较少 适合于大磁盘分区 支持WindowsNT 不支持EFS 产生的磁盘碎片适中 适合于中小磁盘分区 不支持EFS 产生的磁盘碎片较多 适合于小与2G的磁盘 分区
支持9x，不支持NT4.0 不支持Win2000,支持 NT,9x
• 问题二：怎样使得FAT32转NTFS、NTFS 无损转FAT32？ • 1.Fat32转NTFS：
• （1）工具法：Partition Magic 等。 Partition • （2） 系统内置： 系统内置：“开始→程序→附件→命令→输入 “convert c:/FS:NTFS”→回车（注意在“covert”的后 面有一个空格）→接着系统会要求你输入C盘的卷标，然 后回车。
取的方式对文件进行访问。对于磁盘，文件可以采用顺序结构、链接结构、索引表结 构在其上存放。顺序存取方式对它们都是适用的。
• 5.1.4 文件的存取
. 所谓“随机存取”，即是可以以任何次序存取文件中的记录，无须先涉及它前面 的记录，只要给出记录号即可。 . 对磁带机上的文件，不适宜采用随机存取的方式进行访问；对磁盘上的文件，
0 1
1 2
2 3
3
.
5
6 0 1
7 2 11 3
9 5 6 13
10
14
15
链接块存放：串联文件 若把逻辑上连续的用户文件信息存放到辅存的不连续物理块中，并在每一块里包 含一个指针，指向与它链接的下一块所在的位置，最后一块的指针放上“-1”，表示文 件的结束。那么这时所涉及的物理块，就是这个用户文件的物理结构。由于这些物理 块是不连续的，逻辑文件信息的连续性通过这些块里的指针表现出来，因此把该文件 的物理结构称为“链接结构”，或“串联文件”。
• 5.2.3 空闲块链
1. 空闲块链
所谓“空闲块链”，即在磁盘的每个空闲块里设一个指针，指向另一个磁盘空闲块， 所有的空闲块形成一个链表，即空闲块链。这时，系统要设一个空闲块链首指针，链 表最后一个空闲块中的指针应该表明为结束，比如记为“-1”。 2. 存储空间的分配与释放 申请存储块时，根据链首指针从链首开始一块块地摘下分配；若释放存储块，就把 释放的块从链首插入。当然，无论是申请还是释放，都必须随时修改链首指针，并调整 空闲块里的指针。
在文件的逻辑结构与相应的物理结构间建立起映射关系，并实现两者间的转换。即 如果用户要使用他文件中的某个信息，那么文件系统就必须根据用户给出的文件名以 及所指的信息，找到这个文件，找到这个文件里的那个信息。