文件管理

（一） 文件系统基础
文件结构 ——有结构文件★ 有结构文件
顺序文件：由一系列定长记录按某种顺序排列形成的文件。 顺序文件：由一系列定长记录按某种顺序排列形成的文件。 定长记录按某种顺序排列形成的文件 索引文件：为记录建立一张索引表，并为每个记录设置一个表项， 索引文件：为记录建立一张索引表，并为每个记录设置一个表项，以加 索引表 快对记录检索的速度。索引表本身是一个定长记录的顺序文件。 快对记录检索的速度。索引表本身是一个定长记录的顺序文件。 索引顺序文件：将顺序文件中的所有记录分为若干个组， 索引顺序文件：将顺序文件中的所有记录分为若干个组，在索引表中为 若干个组 第一个记录建立一个索引项。 每组中的第一个记录建立一个索引项 每组中的第一个记录建立一个索引项。
多级索引问题 混合索引问题
（三） 磁盘组织与管理
磁盘的结构
★
a surface
tracks
a sector
（三） 磁盘组织与管理
磁盘调度算法——先来先服务（FCFS） 先来先服务（ 磁盘调度算法 先来先服务 ）
★★★
（三） 磁盘组织与管理
磁盘调度算法——最短距离优先（SSTF） 最短距离优先（ 磁盘调度算法 最短距离优先 ）
（二） 文件系统实现
文件实现——链接分配方式（静态） 链接分配方式（静态） 文件实现 链接分配方式 把用于链接文件各物理块的指针显式地存放在内存的一张链 接表（ 该表在整个磁盘仅设置一张。 接表（FAT表）中，该表在整个磁盘仅设置一张。 表
FCB A FAT 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
（三） 磁盘组织与管理
★★★
盘块号b 为行数，（ 盘块号 = n(i-1) + j，n为行数，（ ，n） ， 为行数，（m， ） 写0 1 读1
0
（三） 磁盘组织与管理
★★
例
题
1、下列算法可用于磁盘移臂调度的是（ ） 、下列算法可用于磁盘移臂调度的是（ A． LRU算法 B． 电梯调度算法 ． 算法 ． C． 时间片轮转法 ． D． 响应比高者优先算法 ． 2、文件系统采用多级目录结构以后，对于不同用户的文件，其文件名（ ） 、文件系统采用多级目录结构以后，对于不同用户的文件，其文件名（ A．应该相同 B．应该不同 ． ． C．可以相同，也可以不同 D．受系统约束 ．可以相同， ． 3、从文件角度看，文件系统主要是实现（） 、从文件角度看，文件系统主要是实现（） A、文件保护 B、文件保密 C、文件共享 D、按名存取 、 、 、 、 4、为了防止各种意外可能破坏文件，文件系统可以采用（）的方法来保护文件 （）的方法来保护文件 、为了防止各种意外可能破坏文件，文件系统可以采用（） A、口令和加密 B、对每个文件规定使用权限 、 、 C、建立副本和定时转储 D、问文件设置口令 、 、 5、物理文件的组成方式是由（）确定的 （）确定的 、物理文件的组成方式是由（） A、应用程序 B、主存容量 C、外存容量 D、操作系统 、 、 、 、 6、若用若用 个字（字长 位）组成的位示图管理内存，假定用户归还一个块号为 个字（ 、若用若用8个字 字长32位 组成的位示图管理内存，假定用户归还一个块号为100的内存块时 的内存块时 他对应的位示图的位置为（） ，他对应的位示图的位置为（） A、（ ，5） B（4，4） C、（ ，4） D、（ ，5） 、（3， ） （ ， ） 、（ 、（3， ） 、（ 、（94， ） 、（ 7、下列文件中属于逻辑结构的文件是（） 、下列文件中属于逻辑结构的文件是（） A、连续文件 B、系统文件 C、散列文件 D、流式文件 、 、 、 、 8、文件系统中若文件的物理结构采用连续结构，则文件控制块 、文件系统中若文件的物理结构采用连续结构，则文件控制块PCB中有关文件的物理位置的信息 中有关文件的物理位置的信息 应该包括（） 应该包括（） （1）首块地址 （2）文件长度 （3）索引表地址 ） ） ） A、全部 B、（ ）和（2） C、（ ）和（3） D、（ ）和（3） 、（1） 、（1） 、（2） 、 、（ ） 、（ ） 、（ ）
（三） 磁盘组织与管理
磁盘调度算法——扫描算法（SCAN） 扫描算法（ 磁盘调度算法 扫描算法 ）
（三） 磁盘组织与管理
磁盘的管理
★
磁盘分区
分区结构
（三） 磁盘组织与管理
磁盘的管理
★★
存储空间的基本分配单位是磁盘块而非字节 存储空间的基本分配单位是磁盘块而非字节 磁盘块 空闲表法：与内存动态分区管理方法类似（分区表） 空闲表法：与内存动态分区管理方法类似（分区表） 与连续分配方式结合 空闲链表法： 空闲链表法：与链表式分配方式结合 管理方法 位示图： 位示图：利用二进制的一位来表示磁盘中一个盘块 （MxN） ） 成组链接法：将空闲表法和空闲链表法相结合UNIX采用 成组链接法：将空闲表法和空闲链表法相结合 采用
4 6 EOF 11
FAT表大小问题 表大小问题 FAT表备份问题 表备份问题
FCB B
9
10 5 EOF
（二） 文件系统实现
文件实现——索引分配方式 索引分配方式 文件实现
为每个文件分配一个索引块（ 为每个文件分配一个索引块（表）,再把分配给该文件的所有盘 索引块 再把分配给该文件的所有盘 块号，都记录在该索引块中。 块号，都记录在该索引块中。
Test
Test r
（一） 文件系统基础
文件保护 ★★
文件保护指文件本身需要防止文件的拥有者本人或其他用 户破坏文件内容。 户破坏文件内容。 访问类型： 访问类型：读、写、执行、添加、删除、列表清单 执行、添加、删除、
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访问控制：访问矩阵 访问控制表（ 访问控制：访问矩阵——访问控制表（ACL）或访问权限表 访问控制表 ）
磁盘索引结点—— 内存索引结点（访问计数） 内存索引结点（访问计数） 磁盘索引结点
被打开
（一） 文件系统基础
目录结构——单级目录结构 ★ 单级目录结构 目录结构
优点：简单， 优点：简单，易实现 缺点： 缺点：限制了用户对文件的命名 文件平均检索时间长 限制了对文件的共享
（一） 文件系统基础
目录结构——两级目录结构 两级目录结构★ 目录结构 两级目录结构
目前常用的外存分配方法有： 目前常用的外存分配方法有： 连续分配 链接分配 索引分配 ★★★
文件实现——连续分配方式 文件实现——连续分配方式
邻接的盘块 碎片 直接存取 访问速度最快
（二） 文件系统实现
文件实现——链接分配方式（链式） 链接分配方式（链式） 文件实现 链接分配方式
插入和删除 可靠性问题 多次访问磁盘
拥有者， 拥有者，用户组
（二） 文件系统实现
文件系统层次结构★ 文件系统层次结构
第一层： 第一层：内部调用格式 第二层： 第二层：搜索文件目录 第三层： 第三层：找到文件的说明信息 第四层： 第四层：检验合法性 第五层： 第五层：找到所要进行操作的数据 或记录的相对块号（逻辑） 或记录的相对块号（逻辑） 第六层： 第六层：根据文件的物理结构 转换成物理地址 第七层： 第七层：实现对空闲存储块的管理 第八层： 第八层：设备处理程序执行
（二） 文件系统实现
目录实现★★ 目录实现
存放文件说明信息或目录管理说明信息的目录项构成目录文件 存放文件说明信息或目录管理说明信息的目录项构成目录文件 这些文件同样存放在文件存储设备中。 ，这些文件同样存放在文件存储设备中。 把当前正在使用的那些文件的目录文件复制到内存的指定区； 把当前正在使用的那些文件的目录文件复制到内存的指定区； 当用户不再访问有关信息文件时删去有关目录文件的内存副本。 当用户不再访问有关信息文件时删去有关目录文件的内存副本。
优点： 优点：不同的用户可以有相同文件名 有效率的搜索 缺点： 缺点：无法分组
（一） 文件系统基础
目录结构——树形目录结构 树形目录结构★★★ 目录结构 树形目录结构
优点： 优点： 层次结构清晰， 层次结构清晰，便于管理和 保护 有利于文件分类； 有利于文件分类； 解决重名问题； 解决重名问题； 提高文件检索速度； 提高文件检索速度； 能进行存取权限的控制 缺点： 缺点： 查找一个文件按路径名逐层 检查， 检查，由于每个文件都放在 外存， 外存，多次访盘影响速度
Wang 用户文件目录
Test r
索引结点
共享语义（一致性语义）： 共享语义（一致性语义）： 描述了多用户同时访问共 享文件时的语义。 享文件时的语义。规定了 一个用户所修改的数据何 时对另一用户可见。 时对另一用户可见。通常 由文件系统代码来实现。 由文件系统代码来实现。
count ＝2 文件物理地址 Lee用户文件目录
（一） 文件系统基础
目录结构——图形目录结构 图形目录结构★ 目录结构 图形目录结构
无环图结构目录 有共享的子目录和文件
（一） 文件系统基础
文件共享★★★ 文件共享
共享动机：不同的用户共同使用一个文件。 共享动机：不同的用户共同使用一个文件。 基于索引结点的共享方式 共享方法 利用符号链实现文件共享（类似 快捷方式） 利用符号链实现文件共享（类似windows快捷方式） 快捷方式
（一） 文件系统基础
文件概念 ★★
文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合， 文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合， 可分为有结构文件 无结构文件两种 有结构文件和 两种。 可分为有结构文件和无结构文件两种。——信息集合 信息集合 数据项 记录 文件 流式文件
文件系统
根据路径名检索——顺藤摸瓜 顺藤摸瓜 根据路径名检索 全路径名： 根目录开始 全路径名：从根目录开始 相对路径： 当前目录开始 相对路径：从当前目录开始 当前目录：当前目录可根据需要任意改变。 当前目录：当前目录可根据需要任意改变。当前目录一 般存放在内存
（二） 文件系统实现
文件实现（外存分配方式，文件的物理结构） 文件实现（外存分配方式，文件的物理结构）
目录结构——文件控制块 文件控制块★★ 目录结构 文件控制块
文件控制块（ 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） ，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 一个FCB就是一个文件目录项，一般包括基本信息、存取 就是一个文件目录项，一般包括基本信息、 一个 就是一个文件目录项 控制信息、使用信息。 控制信息、使用信息。
（一） 文件系统基础
目录结构
★★
对目录管理的要求如下： 对目录管理的要求如下： 实现“按名存取” 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 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 组织在一起，就构成了文件目录， 把所有的 组织在一起
（一） 文件系统基础
考研大纲
四、文件管理 （一） 文件系统基础 1. 文件概念 2. 文件结构 顺序文件；索引文件；索引顺序文件。 顺序文件；索引文件；索引顺序文件。 3. 目录结构 文件控制块和索引节点；单级目录结构和两级目录结构；树形目录结构；图形目录结构。 文件控制块和索引节点；单级目录结构和两级目录结构；树形目录结构；图形目录结构。 4. 文件共享 共享动机；共享方式；共享语义。 共享动机；共享方式；共享语义。 5. 文件保护 访问类型；访问控制。 访问类型；访问控制。 （二） 文件系统实现 1. 文件系统层次结构 2. 目录实现 3. 文件实现 （三） 磁盘组织与管理 1. 磁盘的结构 2. 磁盘调度算法 3. 磁盘的管理
（一） 文件系统基础
目录结构——索引节点 ★★★ 索引节点 目录结构
将文件名与文件描述信息分开， 将文件名与文件描述信息分开，把文件描述信息单独形成一个称 为索引结点的数据结构，简称为i结点 结点； 为索引结点的数据结构，简称为 结点；在文件目录中则仅由文件名和 指向该文件所对应的i结点的指针所构成 使得查找文件效率提高。 结点的指针所构成。 指向该文件所对应的 结点的指针所构成。使得查找文件效率提高。
例
题
9、设磁盘的转速为300转/分，盘面划分成 个扇区，则读取一个扇区的时间为（） 、设磁盘的转速为 个扇区， 转 分 盘面划分成10个扇区 则读取一个扇区的时间为（） A、20ms B、5 ms C、2 ms D、1 ms 、 、 、 、 10、为了减少移动臂进行移动花费时间，文件是按（）依次存放的 （）依次存放的 、为了减少移动臂进行移动花费时间，文件是按（） A、柱面顺序 磁道顺序 扇区顺序 B、扇区顺序 磁道顺序 盘面顺序 、 、 C、盘面顺序 磁道顺序 扇区顺序 D、扇区顺序 磁道顺序 柱面顺序 、 、 11、对文件进行检索时，总是将当前目录作为检索的起始点。（ ） 、对文件进行检索时，总是将当前目录作为检索的起始点。（ 12、在成组连接法管理空闲分区的时候，如果刚回收的物理块是a、b、c、d，那么下一个分 、 在成组连接法管理空闲分区的时候，如果刚回收的物理块是 、 、 、 ， 配出去的物理块是d。（ 配出去的物理块是 。（ ） 13、文件的索引结点存储在文件的索引块中。（ 13、文件的索引结点存储在文件的索引块中。（ ） 14、一般而言，先来先服务比最短寻道时间优先算法更适合进行磁盘调度。（ ） 、一般而言，先来先服务比最短寻道时间优先算法更适合进行磁盘调度。（ 15、若是一个磁盘容量是 、若是一个磁盘容量是64MB，磁盘盘块大小为 ，磁盘盘块大小为1KB，若是采用显式链接的方式，需要多大 ，若是采用显式链接的方式， 的FAT表；若是用索引结构，需要用几级索引，为什么？ 表 若是用索引结构， 需要用几级索引，为什么？ 16、在磁盘调度算法中，有10个进程分别提出对磁盘的访问请求，按提出请求的顺序排序为 个进程分别提出对磁盘的访问请求， 、在磁盘调度算法中， 个进程分别提出对磁盘的访问请求 算法， “25、36、70、142、55、12、110、139、47、123”。假设系统采用 、 、 、 、 、 、 、 、 、 。假设系统采用SCAN算法，写出对磁 算法 道的访问顺序，并计算磁头平均移动距离。（假设磁头当前位置为100磁道，向外移动） 。（假设磁头当前位置为 磁道， 道的访问顺序，并计算磁头平均移动距离。（假设磁头当前位置为 磁道 向外移动）