操作系统原理电子教案06

6.2.1 文件控制块和文件目录

1. 文件控制块 文件控制块通常包含三类信息 : (1) 基本信息

文件名：用于标识一个文件的符号名。在每个系统中，每个文件都必须有唯一 的名字，用户利用该名字进行访问。 文件类型：指明文件属性是普通文件，还是目录文件或特殊文件，是系统文件 还是用户文件等。 文件物理位置：指文件在外存上的存储位置，如存放文件的设备名、文件在外 存的起始盘块号、文件占用的盘块数或字节数。 文件大小：当前文件的大小(以字节、字或块为单位)和允许的最大长度。
6.1.1 文件及其分类

2. 文件的命名



文件名由创建者给定，它是由字母或数字组成的一 个字符串，用来标识该文件。 不同的系统对文件命名有不同的要求。例如，有些 系统规定必须是字母打头且允许一些其它符号出现 在文件名的非打头部分；有些系统区分文件名中的 大小写字母，如UNIX和Linux系统；而有些系统则 不去区分文件名中的大小写，如MS-DOS。 名字的长度因系统不同而异。如在有的系统中把名 字规定为8个字符，而在有的系统中规定可用14个 字符。
文件名 文件名1 文件名2 文件名3 „ 0 13 14 „ 15 索引结点编号
6.2.2 文件目录结构

1. 单级目录

在整个文件系统中只建立一张目录表，每个文件占 一个目录项，目录项中包含文件名、文件扩展名、 文件类型、文件长度、文件物理地址以及其它文件 属性。
文件名 文件名1 文件名2 ... 文件扩展名 文件长度 物理地址 ... ... ... ... 保护权限
Zhao用户目录 a 文件名 Zhao Qian Sun ... ... Sun用户目录 a b a b Qian用户目录 a b a b 指向子目录指针 b a b
6.2.2 文件目录结构

2. 两级目录


两级目录结构基本克服了单级目录的缺点，具有以下优点： (1) 解决文件名冲突。 (2) 提高目录检索速度。 (3) 不同用户可使用不同的文件名来访问系统中的同一个共 享文件。 两级目录仍然存在一些问题。这种结构有效地对用户加以隔 离，这种隔离在各用户之间完全无关时是优点，但是当用户 需要在某个任务上进行合作，且一用户又需要访问其它用户 的文件时，这种隔离就是个缺点，因为有的系统不允许本地 用户文件被其它用户访问。
6.1.1 文件及其分类

1. 文件的定义

文件是计算机系统中信息存放的一种组织形式，是在逻辑上 具有完整意义的信息集合，并且有一个名字以供标识。构成 文件的基本单位可以是字符流，也可以是记录。据此，文件 有两种有代表性定义： (1) 文件是具有标识符的相关字符流的集合。说明文件是由 字节组成，这是一种无结构的文件，称为流式文件，目前 UNIX操作系统，MS-DOS系统均采用这种文件形式。无结构 的文件由于采用字符流方式，与源程序、目标代码等在形式 上是一致的，因此，该方式适用于源程序、目标代码等文件。 (2) 文件是具有标识符的相关记录(一个有意义的信息单位)的 集合。文件是由记录组成，这是一种有结构的文件。记录是 由一组相关信息项组成。例如每个学生的档案表可以视为一 个记录，它包括学生姓名、出生年月、性别、籍贯等信息项， 所有学生档案表组成一个学生文件。记录式文件主要用于信 息管理。
6.2.2 文件目录结构

3. 多级目录 多级目录结构是一棵倒向的有根树，树根是根目录；从根向下， 每一个树枝是一个子目录，而树叶则是文件。 树形目录有许多优点：它较好地反映了现实世界中具有层次关系 的数据集合和较确切地反映系统内部文件的分支结构，不同的文 件可以重名，只要它们不位于同一子目录中即可，易于规定不同 层次或子树中文件的不同存取权限，便于文件的保护、保密和共 享等。
字节 8 文件名 3 1 2 保留 2 时间 2 2 4 扩展名 属性 日期 首块号 文件大小
6.2.1 文件控制块和文件目录

3. 索引节点


为了减少检索文件的时间，在有的系统中，如UNIX/Linux系 统，采用把文件名和文件描述信息分开的方法，使文件描述 信息单独形成一个定长的数据结构，称为索引节点，简称为i 结点。这样，在文件目录中的每个目录项仅由文件名和指向 该文件对应的i结点的指针所构成。 在UNIX系统中一个目录仅占16个字节，其中14个字节是文 件名，2个字节为i结点指针。在1KB的盘块中可保存64个目 录项，这样，为找到一个文件，可使平均启动磁盘次数减少 到原来的1/4，大大节省了系统开销。Unix系统的文件目录 项示意图如下。
6.1.1 文件及其分类

2. 文件的命名

文件名由文件名和扩展名两部分组成，中间用“.”隔开，如 program.c。它们都是由字母或数字组成的字母数字串。扩展 名也称文件后缀，利用扩展名可以区分文件的属性。
扩 展 名 exe ,com ,bin obj , o c ,cc,java,pas,asm,a bat, sh txt, doc wp,tex,rtf,doc lib,aso,dll arc,zip,tar ps,pdf,jpg mpeg,mov,rm

(3) 使用信息

6.2.1 文件控制块和文件目录

2. 文件目录



文件与文件控制块一一对应，文件控制块的有序集 合称为文件目录，一个文件控制块就是一个文件目 录项。 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上，这个文件就叫目录文件。 MS-DOS目录项示意图 :
6.1.2 文件的属性


为了对文件进行控制和管理，大多数操作系统都用一组信息来指定文 件的类型、操作特性和存取保护等，这组信息称为文件的属性。 文件的基本属性：文件的名称、文件的所有者、文件的授权者、 文件的长度等。 文件的类型属性：如普通文件、目录文件、系统文件、隐含文件、 设备文件等。也可以按文件信息分为ASCII码文件、二进制码文件 等。 文件的保护属性：如可读、可写、可执行、可更新、可删除等， 可改变保护以及档案属性。 文件的管理属性：如文件的建立时间、最后存取时间、最后修改 时间等。 文件的控制属性：逻辑记录长、文件的大小、文件的最大长度以 及允许的存取方式标志、关键字的位置、关键字长度等。 所有文件的信息都保存在目录结构中，而目录结构保存在外存中。通 常，目录条目包括文件名称及其唯一标识符，而这些标识符又定位其 它属性信息。一个文件的属性信息大概需要1KB。
root usr bin home
usr1
mail
dist
count
hex
find
m
n
program
prog
prt
exp
list
find
hex
count
list
obj
spell
last
first
6.2.2 文件目录结构




在树形目录结构中，文件的全名包括从根目录开 始到文件为止的所有子目录路径。各个子目录名 之间用正斜线“/”或反斜线“\”隔开。 子目录名组成的部分又称为路径名。系统内的每 个文件都有唯一的路径名，路径名是从根经过所 有子目录再到指定文件的路径。 绝对路径名从根目录开始并给出路径上的目录名 直到指定的文件。 相对路径名则从当前目录开始定义一个路径。
第6章 文 件 管 理
6.1 文件的概念 6.2 文件目录 6.3 文件和目录操作 6.4 文件的逻辑结构 6.5 文件的物理结构 6.6 文件存储空间的分配 6.7 文件存储空间的管理 6.8 文件系统 6.9 文件的共享和保护
6.1 文件的概念


文件系统的管理功能，就是通过把计算机保存的 程序和数据组织成一系列文件的方法来实现的。 文件是计算机系统中信息存放的一种组织形式。 在现代操作系统中，几乎都是通过文件系统来组 织和管理计算机保存的大量程序和数据。
6.2.2 文件目录结构

1. 单级目录

单级目录的优点是简单、易于实现，实现了目录管 理的基本功能——按名存取，但却存在以下一些缺 点：

(1) 查找速度慢 。 (2) 不允许重名 。 (3) 不便于文件的共享 。
6.2.2 文件目录结构

2. 两级目录


为每一个用户建立一个单独的用户文件目录UFD(User File Directory)。这些文件目录具有相似的结构，它由用户所有 文件的文件控制块组成。 系统再建立一个主文件目录MFD (Master File Directory)， 在主文件目录中，每个用户目录文件都占有一个目录项，其 目录项中包括用户名和指向该用户目录文件的指针。

(2) 存取控制信息

存取控制信息包括：文件属主的存取权限、标准用户的存取权限以及一般用户 的存取权限。
时间和日期：反映文件创建和最后修改的日期和时间。 最后使用情况：包括文件是否被其它进程锁住、文件在内存中是否已被修改但 尚未拷贝到盘上等。这些信息可用于对文件实施保护和监控等。 使用计数：表示当前有多少个进程正在使用或打开该文件。
6.1.1 文件及其分类

3. 文件的分类 (2) 按文件的操作权限分类



只读文件：只允许进行读操作，不能进行写操作的 文件。 读写文件：允许文件属主和授权用户对其进行读或 写操作的文件。 只执行文件：该类文件只允许授权的用户调用执行， 而不允许其修改或读出文件的内容。
6.1.1 文件及其分类
6.1.1 文件及其分类

3. 文件的分类 (4) 按文件中数据的形式分类



源文件。指由源程序和数据构成的文件。通常由终 端或输入设备输入的源程序和数据所形成的文件都 属于源文件。它通常由ASCII码或汉字组成。 目标文件。指把源程序经过相应语言的编译程序编 译过，但尚未经过链接程序链接的目标代码所构成 的文件。它属于二进制文件。通常，目标文件使用 的后缀名是“.obj”。 可执行文件。指把编译后产生的目标代码再经过链 接程序链接后所形成的文件。