第09章 文件系统概念145-164
操作系统 文件系统基本概念
文件的多重结构图示
• K1 • … • Ri … Rj Rz
• Km
• • Rx
Ry
Rw
…
特点：多重结 特点： 构比连续结构 在由给定键的 记录搜索速度 方面要快。 方面要快。比 用行列式节约 存储空间。 存储空间。
按键组成记录队列
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文件系统功能：它负责为用户建立文件，撤消、读写、修改和复制文件， 文件系统功能：它负责为用户建立文件，撤消、读写、修改和复制文件， 还负责完成对文件的按名存取和进行存取控制。 还负责完成对文件的按名存取和进行存取控制。
目录：是由文件说明组成的用于文件检索的特殊文件。 目录：是由文件说明组成的用于文件检索的特殊文件。
操作系统》 重庆大学计算机学院 《操作系统》教程
文件逻辑结构——3 文件逻辑结构——3、转置结构
3) 转置结构： 把含有相同键的记录指针全部指向该键，也就是说， 转置结构： 把含有相同键的记录指针全部指向该键，也就是说， 把所有与同一键对应的记录的指针连续地置于目录中该键的位置 连续地置于目录中该键的位置下 把所有与同一键对应的记录的指针连续地置于目录中该键的位置下
媛 静 何 、 模 在 王 、 平平 郭郭
记录式（有结构）：文件由若干记录构成。记录是一个具有特定 ）：文件由若干记录构成 2、记录式（有结构）：文件由若干记录构成。记录是一个具有特定 意义的信息单位。 意义的信息单位。它由该记录在文件中的相对地址与该记录名所对应的 一组键、属性及其属性值所组成。 一组键、属性及其属性值所组成。 记录的组成： 记录的组成：见P200 图7.2
操作系统》 重庆大学计算机学院 《操作系统》教程
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。
文件系统概述
文件系统概述文件系统是计算机用于存储、组织和管理文件及其相关信息的一种软件部分。
它是操作系统的重要组成部分，负责管理计算机中的文件和目录，并提供对文件的操作和访问。
本文将对文件系统的概念、功能和常见类型进行概述，以及它们在计算机中的重要性。
一、文件系统的概念文件系统是一种逻辑概念，用于组织和管理计算机中的文件和目录。
它定义了文件和目录的层次结构，并提供了对它们的操作和访问方式。
文件系统通过使用文件系统元数据（如文件名、大小、创建日期等）来维护文件和目录的相关信息。
文件系统还提供了文件的存储和检索功能。
它将文件分为若干物理块或簇，并记录文件与物理存储介质上的映射关系。
通过文件系统，用户可以通过文件名或路径来方便地定位和访问文件，而不需要了解它们在存储介质上具体的存储结构。
二、文件系统的功能1. 存储管理：文件系统负责将文件存储在物理存储介质上，并管理文件在存储介质上的组织和布局。
它将文件分配给不同的存储单元，并维护文件与物理块之间的映射关系。
2. 目录管理：文件系统通过目录来组织和管理文件的层次结构。
目录可以包含文件和其他目录，并提供对它们的操作，如创建、删除、重命名等。
3. 文件操作：文件系统提供了对文件的各种操作，如打开、关闭、读取、写入和修改。
通过文件操作，用户可以对文件进行数据的读写和修改，以满足不同的应用需求。
4. 文件保护：文件系统通过权限和访问控制机制，保护文件的安全性和隐私性。
它可以控制不同用户或用户组对文件的访问权限，并记录文件的访问历史和操作日志。
三、常见文件系统类型1. FAT文件系统：FAT（File Allocation Table）是一种简单而受广泛应用的文件系统。
它使用文件分配表来管理文件的存储和访问，具有较好的兼容性和可移植性。
2. NTFS文件系统：NTFS（New Technology File System）是Windows操作系统中常用的文件系统类型。
它支持更大的文件和分区大小，并提供了更强大的安全性和文件压缩功能。
操作系统中的文件系统
操作系统中的文件系统文件系统是计算机操作系统中一种重要的组成部分，它管理着计算机硬盘或其他存储设备上的文件和目录结构，并提供了对这些文件的访问和操作功能。
在操作系统中，文件系统承担着多个重要的角色和功能，为用户和应用程序提供了高效的文件管理和数据存储服务。
一、文件系统的概念和功能文件系统是计算机操作系统中负责管理文件和目录的一种机制。
它将硬盘或其他存储设备划分为不同的区域，并将这些区域组织成文件和目录的层次结构。
文件系统提供了对这些文件和目录的创建、读取、写入、删除等操作，以及对文件的共享和权限管理等功能。
文件系统的主要功能可以总结如下：1. 存储管理：文件系统将物理存储设备抽象为逻辑上的文件和目录，负责存储和管理这些文件的数据。
2. 文件访问和操作：文件系统提供了对文件的读取、写入、删除等基本操作，使得用户和应用程序可以方便地对文件进行访问和操作。
3. 目录管理：文件系统通过目录结构来组织文件，使得用户可以根据特定的目录路径快速定位和访问所需的文件。
4. 文件共享：文件系统允许多个用户或应用程序同时访问和共享同一个文件，提供了对文件的并发访问和保护机制。
5. 权限管理：文件系统可以为每个文件或目录设置不同的访问权限，保护用户的数据安全和隐私。
6. 缓存和缓冲区管理：文件系统通过缓存和缓冲区技术来提高文件的读取和写入效率，减少对物理存储设备的访问次数。
二、文件系统的组成和结构文件系统由多个组成模块和数据结构构成，包括文件控制块、目录、索引节点、位图和日志等。
1. 文件控制块（FCB）：每个文件在文件系统中都对应一个文件控制块，用于存储文件的属性信息和数据块的指针等。
文件控制块包含了文件名、文件大小、创建时间、修改时间、访问权限等属性，以及指向文件数据块的指针。
2. 目录：目录用于组织和管理文件和子目录，形成文件系统中的层次结构。
目录中包含了文件名和对应的文件控制块的指针，通过目录可以查找和定位到具体的文件和目录。
文件系统概述
1.2 文件系统
3．虚拟文件系统
虚拟文件系统框架结构如图 6-2所示。该模型 的主要设计思想体现在两个层次上：
(1) 在对多个文件系统的共同特性进行抽象基础 上，形成一个与具体文件系统实现无关的虚拟层，并 在此层次上定义与用户的一致性接口。
(2) 文件系统具体 实现层使用类似开 关表技术进行文件 系统转接，每个文 件系统是自包含的， 实现各文件系统的 具体细节。
库文件
用户文件
(3) (2) 按性质分
(4) 普通文件
目录文件 特殊文件
(3) 按存取权限分
Байду номын сангаас
只读文件。允许授权用户读，但不能写。
读写文件。允许授权用户读写。
可执行文件。允许授权用户执行，但不能读写。
不保护文件。用户具有一切权限。
1.1 文件的概念
(4) 按文件数据的形式分 源文件 目标文件 可执行文件 (5) 按信息保存期限分 临时文件 档案文件 永久文件
1.2 文件系统
随着操作系统的不断发展，越来越多的功能强大 的文件系统不断涌现。这里，列出一些具有代 表性的文件系统：
ext2/ext3
NFS
HPFS
FAT
NTFS
CD-ROM
操作系统
操作系统
文件系统概述
信息是计算机系统中的重要资源，在早期计算机 系统中，人们直接用物理地址存放信息。存放信息时， 要求用户指出并记住信息存放在哪个设备的哪些磁道、 哪些扇区上。
在多用户的环境中这几乎是不可能的。 实际上对用户来说，关心的不是信息的具体存放 位置，而是存取方法的方便、可靠。不是信息的物理 结构而是信息的逻辑结构。 因此，引入文件和文件系统的概念，文件系统是 操作系统的重要组成部分，它负责信息的组织、存储 和访问。文件系统的功能就是提供高效、快速和方便 的信息存储和访问功能。本章的主要内容就是信息的 组织。
文件系统管理课件
文件的备份和恢复
定期备份：定期对重要文件进行备份，避免数 据丢失 单击添加正文，文字是思想的提炼
多种备份方式：可以选择手动备份或自动备 份，确保数据安全 单击添加正文，文字是思想的提炼
备份存储位置：选择可靠的存储设备进行备 份，避免数据损坏或丢失 文件的恢复 文件的恢复
文件压缩的概念和作用
常见的文件压缩格式及特 点
文件压缩和解压缩的方法 和步骤
文件压缩和解压缩的注意 事项
文件的加密和解密
加密方式：对 称加密、非对 称加密、哈希
加密等
加密工具： Windows自带 加密功能、第 三方加密软件
等
解密方法：输 入正确的密码、 使用正确的密
钥等
注意事项：加 密后的文件安 全性、如何妥 善保管密码和
展望未来文件系统的发展趋势和挑战
发展趋势：分布式文件系统、云存储、大数据处理等 面临的挑战：数据安全、隐私保护、性能优化等 未来展望：技术创新、应用拓展、行业合作等 应对策略：加强技术研发、提高安全意识、推动行业合作等
感谢观看
汇报人：PPT
文件的重命名和删除
文件重命名：右键点击文件，选择“重命名”选项，输入新名称后按回 车键即可完成重命名操作。
文件删除：右键点击文件，选择“删除”选项，或者直接按键盘上的 “Delete”键即可删除文件。需要注意的是，删除的文件会被移动 到回收站中，可以通过回收站还原误删的文件。
文件的查找和排序
查找文件：通过 文件名、文件类 型、文件大小等 条件进行查找
数据恢复工具：使用专业的数据恢复工具进 行文件恢复 单击添加正文，文字是思想的提炼
什么是计算机文件系统计算机文件系统是用于组织和管理计算机文件的一种机制
什么是计算机文件系统计算机文件系统是用于组织和管理计算机文件的一种机制计算机文件系统是用于组织和管理计算机文件的一种机制。
它是操作系统中的重要组成部分，负责在物理存储设备上进行文件的存储、访问和管理。
计算机文件系统的设计和实现旨在提供高效、可靠和安全的文件存储和访问功能，以满足用户的需求。
一、文件系统的定义与作用计算机文件系统是指在计算机存储介质上组织和管理文件的一套规则和数据结构。
它的主要作用是提供对文件的读取、写入、复制和删除等操作，并对文件进行分类、排序和索引，以便用户方便地存储和管理文件。
文件系统通过将文件以特定的存储格式存储在物理介质上，实现了文件的高效访问。
它将计算机存储介质划分为一个个块或扇区，并为每个文件分配一定数量的块或扇区进行存储。
通过记录文件的存储位置信息和文件的属性信息，文件系统能够准确地找到文件并进行读写操作。
二、常见的文件系统类型1. FAT（文件分配表）文件系统：FAT文件系统是微软首次引入的一种文件系统，广泛应用于早期的DOS和Windows操作系统。
它使用文件分配表来跟踪文件的块分配情况，具有简单、易于实现和兼容性好的特点。
2. NTFS（新技术文件系统）：NTFS是微软Windows操作系统中使用的高级文件系统。
相比于FAT文件系统，NTFS支持更大容量的存储介质、更大的文件大小和更高的性能，同时具有更强的安全性和冗余机制。
3. EXT系列文件系统：EXT系列文件系统是Linux操作系统中常见的文件系统类型，如EXT2、EXT3和EXT4。
它们支持Linux操作系统特有的文件权限和扩展属性，并且具有较高的性能和可靠性。
4. HFS+（Macintosh文件系统）：HFS+是苹果公司Mac OS X操作系统采用的文件系统，具有较高的性能和可靠性。
它还支持基于日志的文件系统结构，能够快速进行文件的读取和写入操作。
三、文件系统的组成要素1. 文件：文件是文件系统中的最基本的存储单元，可以是文本文件、图片、音频、视频等各种类型的数据。
文件系统的概念
ASCII形式 0011000100110000001100000011000000110000
0010011100010000
二进制形式
文本文件特点: 存储量大、速度慢、便于对字符操作
5
文件系统的概念
1.2 非缓冲文件系统
除了可以选择文件的不同组织形式，还可以在两个I/O级别 （两种处理文件存取的级别）中进行选择。这两种文件系统分 别为非缓冲文件系统（系统I/O）和缓冲文件系统（标准I/O）。
6
文件系统的概念
1.3 缓冲文件系统
标准I/O使用一个标准的C库函数包和stdio.h头文件中的定义， 它相对于系统级I/O优势在于：第一，它包含了很多专用的函数， 可以方便地进行I/O操作。第二，对输入输出进行了缓冲（因此 称为缓冲文件系统），可以大块地转移信息，而不再是一个个 字节进行操作。
缓冲区是在内存中开辟的一个区域，为程序中的文件使用。
3
文件系ASCII文件，这种文件在磁盘中存放时每个字
节对应一个字符，用于存放对应字符的ASCII码，文本文件输入 输出时对字符进行逐个处理。
文本文件由文本行组成，每行中可以有0个或多个字符，并以 行终止符‘\n’结尾，文件结尾是文件结束标志，该标志后再没有 字符出现了。
C语言程序设计
文件系统的概念
1.1 C文件概述
文件是存储在外部介质上数据的集合，是操作系统数据管理 的单位
使用数据文件的目的 数据文件的改动不引起程序的改动——程序与数据分离 不同程序可以访问同一数据文件中的数据——数据共享 能长期保存程序运行的中间数据或结果数据 C语言把文件看作一个字节序列，即由一连串的字节组成， 称为“流”，其中每一个字节都可以单独的读取，每一个文件 或者以文件结束标志结束，或者在特定的字节号处结束。
什么是文件系统文件系统的功能
什么是文件系统文件系统的功能文件系统是操作系统用于明确存储设备或分区上的文件的方法和数据结构，那么你对文件系统了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是文件系统的内容，希望大家喜欢!文件系统的简介在计算机中，文件系统(file system)是命名文件及放置文件的逻辑存储和恢复的系统。
DOS、Windows、OS/2、Macintosh和UNIX-based操作系统都有文件系统，在此系统中文件被放置在分等级的(树状)结构中的某一处。
文件被放置进目录(Windows中的文件夹)或子目录，在树状结构中你希望的位置中。
文件系统指定命名文件的规则。
这些规则包括文件名的字符数最大量，哪种字符可以使用，以及某些系统中文件名后缀可以有多长。
文件系统还包括通过目录结构找到文件的指定路径的格式。
文件系统的功能文件的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。
因此，可以说"我有2个文件系统"意思是他有2个分区，一个存文件，或他用"扩展文件系统"，意思是文件系统的种类。
磁盘或分区和它所包括的文件系统的不同是很重要的。
少数程序(包括最有理由的产生文件系统的程序)直接对磁盘或分区的原始扇区进行操作;这可能破坏一个存在的文件系统。
大部分程序基于文件系统进行操作，在不同种文件系统上不能工作。
一个分区或磁盘在作为文件系统使用前，需要初始化，并将记录数据结构写到磁盘上。
这个过程就叫建立文件系统。
大部分UNIX文件系统种类具有类似的通用结构，即使细节有些变化。
其中心概念是超级块superblock,i节点inode,数据块data block，目录块directory block，和间接块indirection block。
超级块包括文件系统的总体信息，比如大小(其准确信息依赖文件系统)。
i 节点包括除了名字外的一个文件的所有信息，名字与i节点数目一起存在目录中，目录条目包括文件名和文件的i节点数目。
计算机操作系统-文件系统
文件系统——文件的逻辑结构与存取方法
② 定长记录与变长记录 定长记录
变长记录
0
r0
1L
r1
2L
︙ RPTR
ri
︙
定长记录文件
0 l0
r0
L0+1
RPTR
︙
li
ri
︙
变长记录文件
定长记录文件和变长记录文件
11
文件系统——文件的逻辑结构与存取方法
2. 文件存取方法
(1) 顺序存取
后一次存取总是在前一次存取的基础上进行的。 顺序存取时不必给出具体的存取位置。
文件系统
第9章 文件系统
文件系统——主要内容
文件系统的基本概念 文件的逻辑结构与存取方法 文件的物理结构 文件目录 文件的共享与安全 文件操作与文件备份 UNIX系统文件系统的主要结构与实现
1
文件系统——文件系统概述
文件系统概述
文件系统——文件系统概述
1. 文件
(1) 什么是文件
文件是在逻辑上具有完整意义的信息集合，它有一个名 字以供标识，文件名是以字母开头的字母数字串。
(2) 连续文件结构例
文件Ａ有三个记录 (逻辑记录与物理块大小相等，都为 512Ｂ)，采用连续文件结构，r0存放在块号为100的磁盘 块上。
13
文件A 目录项
文件A 3 100
文件系统——文件的物理结构
磁盘块号 100 101 102
r0
r1
r2
文件目录
串联文件结构
问题：在连续文件结构下，存取 r i 记录时，应如何操作 ？
③ 文件属性 文件的属性字，表示文件类别、保护级等信息。
4
文件系统——文件系统概述
第9章 文件系统
目标:
本章旨在向学员介绍Linux系统 下文件系统的实现
时间：6 学时
教学方法：讲授PPT、
9.1 文件系统概述
•
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。操作系统中负责管理和存储文件 信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。文件系统 由三部分组成：与文件管理有关软件、被管理文件以及实施文 件管理所需数据结构。从系统角度来看，文件系统是对文件存 储器空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行 保护和检索的系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、 读出、修改、转储文件，控制文件的存取，当用户不再使用时 撤销文件等。
文件管理器 磁盘转换器
设备驱动
磁盘
9.2 VFS虚拟文件系统
VFS时Linux内核的文件管理器 VFS在Linux启动时诞生，在系统关闭时消亡 VFS将各种不同的文件系统整合在一起，并提供统一API供上层 调用 • VFS体现了Linux文件系统的最大特定——支持多种不同的文件 系统 • Linux 之所以能支持除了Ext2文件系统之外的各种文件系统，是 因为Linux提供了一种统一的框架,就是所谓的虚拟文件系统转 换(Virtual FilesystemSwitch),简称虚拟文件系统(VFS)。这样， 用户程序可以通过同一个文件系统界面,也就是同一组系统调用, 能够对各种不同的文件系统以及文件进行操作。
I-node:磁盘inode、内存inode
读取 磁盘i-node Ｈard Disk 内存i-node
Mem
磁盘Ｉ-node
• • • • • •
文件所有者ＩＤ：该文件的所有者ＩＤ 和所属组ＩＤ 文件存取权限：系统按三类实施保护，owner group other。每类都 有r w x 文件的存取时间：文件最后一次修改时间，最后一次被存取时间，最 后一次inode修改时间。 文件连接数：表示有多少个文件名指向该文件。 文件数据地址表：指出含有文件数据的磁盘地址位置。 文件长度:记录了文件大小
文件系统的概念框架
文件系统的概念框架
文件系统是计算机系统中用于组织和管理文件的一种机制。
它提供了一种将文件存储在计算机存储设备上并进行组织的方法，以便用户和应用程序可以方便地访问和管理这些文件。
文件系统的概念框架通常包括以下几个方面：
1. 存储管理：文件系统负责在物理存储介质（如硬盘、固态硬盘等）上组织和管理文件的存储。
这包括分配存储空间、跟踪文件位置、管理文件的读写等操作。
2. 目录结构：文件系统通常使用目录（或文件夹）来组织文件，创建层次结构以便于用户组织和浏览文件。
目录结构可以是树状结构或其他形式，用于组织文件和子目录。
3. 文件访问：文件系统定义了访问文件的方法和权限控制机制，包括文件的读取、写入、执行等操作，以及对文件的权限管理和保护。
4. 文件元数据：文件系统存储文件的元数据，包括文件名、大小、创建时间、修改时间、所有者等信息。
这些元数据用于管理文件和提供文件的属性信息。
5. 文件系统接口：文件系统提供了与操作系统和应用程序交互的接口，包括文件的创建、删除、复制、移动等操作，以及文件的读写接口。
6. 容错和一致性：文件系统需要具备容错能力，能够在发生故障时保护文件数据，并确保文件系统的一致性和完整性。
这些方面构成了文件系统的基本概念框架，不同的文件系统在实现上可能有所不同，但都会涉及这些核心概念。
操作系统的文件系统
操作系统的文件系统概述：文件系统是计算机操作系统中的一个重要组成部分，它用来管理存储在计算机磁盘等介质上的文件和目录。
在操作系统中，文件系统提供了对文件的存储、访问和管理等功能，使用户能够方便地创建、删除、复制、查找和修改文件等操作。
本文将对操作系统的文件系统进行详细介绍，包括文件系统的基本概念、组织结构、操作原理以及常见的文件系统类型等内容。
一、文件系统的基本概念文件系统是操作系统中用于组织和管理文件的一种机制。
它通过对文件进行逻辑组织和物理存储管理，为用户提供了按照文件名称、类型和属性等进行管理和访问的能力。
文件系统的主要特点包括：1. 文件：文件是指计算机中存储的数据单元，可以是文本、图片、音频、视频等形式的数据。
在文件系统中，文件通过一个唯一的标识符来标识，并由文件名、扩展名和属性等信息来描述。
2. 目录：目录是文件系统中的一个重要组成部分，用于组织和管理文件。
目录可以包含文件以及其他目录，形成一个层次结构的树状结构，方便用户对文件进行分类和查找。
3. 存储空间管理：文件系统负责对存储介质（如磁盘）上的空闲空间进行管理，以便为新文件分配存储空间，同时能够对文件进行动态增长和收缩。
4. 文件访问和权限控制：文件系统提供了对文件的读取、写入、执行等操作方式，并通过权限控制机制限制用户对文件的访问权限，以保护文件的安全性。
二、文件系统的组织结构文件系统的组织结构可以分为单层结构、层次结构和索引结构等。
1. 单层结构：单层结构是最简单的文件系统组织方式，它把所有的文件都保存在一个目录中。
单层结构缺乏灵活性和可扩展性，不适用于大规模的文件管理。
2. 层次结构：层次结构是一种树状结构，其中包含了一个根目录和多个子目录。
层次结构通过目录的嵌套关系来组织和管理文件，使文件的分类更加清晰。
但是层次结构对目录的层级有限制，不适用于复杂的文件管理需求。
3. 索引结构：索引结构是一种更加灵活和高效的文件系统组织方式。
文件系统管理和组织计算机上的数据
文件系统管理和组织计算机上的数据文件系统是计算机操作系统中的一个重要组成部分，负责管理和组织计算机上的数据。
文件系统通过目录结构、文件管理和磁盘管理等方式，将计算机中的数据有序地存储和访问。
本文将详细介绍文件系统的概念、功能及其在计算机中的作用。
一、概念和定义文件系统是一种用于组织和管理计算机数据的机制，它通过一系列的数据结构和算法，将文件和目录结构存储在存储设备上，并提供各种操作接口，实现对文件和目录的读取、写入和删除等操作。
文件系统以文件为基本单位来管理数据。
文件是指计算机中存储的具有一定含义和形式的数据集合。
而目录则是文件系统中用于组织和管理文件的一种数据结构，它可以包含文件和其他目录。
二、文件系统的功能1. 存储管理：文件系统通过磁盘空间管理算法，将文件存储在计算机硬盘等存储介质上。
存储管理功能包括分配和回收磁盘空间，确保文件的连续存储，减少文件的碎片化。
2. 目录管理：文件系统通过目录结构管理文件和目录的层次关系。
目录管理功能包括文件的创建、删除和重命名等操作，以及目录的创建和删除等操作。
3. 文件权限和保护：文件系统可以通过权限设置和密码保护等方式，对文件和目录进行访问控制，确保用户只能访问其具备权限的文件。
4. 文件共享和网络传输：文件系统支持文件的共享和网络传输功能，使得用户可以在不同计算机之间共享和传输文件。
三、文件系统在计算机中的作用文件系统在计算机中起到了重要的作用，它可以提供统一的数据存储和管理界面，方便用户对数据的操作。
具体而言，文件系统在以下几个方面发挥了重要作用：1. 数据组织和访问：文件系统通过目录结构和文件名来组织和管理数据，用户可以通过路径和文件名来定位和访问特定的文件。
2. 数据存储和管理：文件系统使用磁盘空间管理算法，将文件存储在计算机硬盘上，并负责进行存储空间的分配和回收。
3. 数据备份和恢复：文件系统可以通过备份和恢复技术，对重要数据进行备份，以防止数据丢失或损坏。
计算机基础知识什么是文件系统
计算机基础知识什么是文件系统计算机基础知识：什么是文件系统计算机技术的飞速发展使得人们在日常生活中越来越离不开计算机。
而作为计算机的核心组成部分之一，文件系统在计算机存储和管理数据方面扮演着重要的角色。
本文将详细介绍文件系统的概念、功能以及常见的文件系统类型。
一、文件系统的概念与作用文件系统是计算机操作系统中用于对存储设备（如硬盘、闪存等）进行管理和组织的一种机制。
它定义了数据在物理存储介质上的组织方式，并提供了文件的创建、读取、修改和删除等操作。
文件系统的主要作用包括：1. 存储管理：文件系统通过将文件组织成逻辑块并分配存储空间来管理数据的存储。
2. 数据访问控制：文件系统提供对文件的访问权限控制，确保只有经过授权的用户或程序能够对文件进行操作。
3. 数据保护：文件系统采用各种手段来保护数据的完整性和安全性，如故障恢复、数据备份等。
4. 文件组织：文件系统数据结构使得文件可以按照层次结构进行组织，方便用户快速找到和管理文件。
5. 空间管理：文件系统负责跟踪存储设备上的空闲空间，以便为新文件分配适当的存储区域。
二、常见的文件系统类型1. FAT文件系统FAT（File Allocation Table）文件系统是由微软公司开发的一种较为简单的文件系统。
它具有兼容性好、易于实现以及存储效率较低的特点。
FAT文件系统广泛应用于移动存储设备（如U盘、闪存卡等）和早期的Windows操作系统。
2. NTFS文件系统NTFS（New Technology File System）文件系统是微软公司在Windows NT系列操作系统中引入的一种高级文件系统。
它支持大容量存储、文件加密、磁盘配额管理以及更可靠的数据恢复等功能。
NTFS 还具有更好的文件安全性和权限控制能力，适用于服务器和大型企业网络环境。
3. ext文件系统ext（Extended File System）文件系统是Linux操作系统中常用的文件系统之一。
了解电脑的文件系统
了解电脑的文件系统文件系统是电脑操作系统中的重要组成部分，它负责管理电脑中的各种文件和目录。
了解电脑的文件系统对于我们正确地使用电脑和处理文件具有重要意义。
本文将介绍电脑文件系统的基本概念、类型和常用操作，帮助读者更好地了解和使用电脑中的文件系统。
一、文件系统的基本概念文件系统是指电脑操作系统用于存储、组织和管理文件的一套规则和方法。
它实际上是对电脑硬盘上的物理存储空间进行逻辑划分和管理，使得用户可以方便地保存、修改和查找文件。
文件系统的主要概念包括文件、目录和路径。
文件是电脑中存储数据的最基本单位，它可以是文本文件、图片文件、音频文件等不同类型的数据。
目录则是用于组织和管理文件的容器，可以把文件按照不同的内容或用途存放在不同的目录中。
而路径则是指明文件或目录在文件系统中的位置，它由不同的目录名和文件名组成。
二、文件系统的类型常见的电脑文件系统包括FAT32、NTFS、exFAT、HFS+和EXT4等。
不同的文件系统在存储技术、功能特性和操作方式上有所差异。
1. FAT32（File Allocation Table 32）是一种较早的文件系统，它具有兼容性好、跨平台支持广的特点，但对单个文件的大小和存储容量有一定的限制。
2. NTFS（New Technology File System）是Windows操作系统中较常用的文件系统，它支持较大的文件大小和存储容量，并提供更强的安全性和稳定性。
3. exFAT（Extended File Allocation Table）是一种支持大容量存储设备的文件系统，它可以用于移动存储设备和大型文件传输，如外接硬盘和闪存盘。
4. HFS+（Hierarchical File System Plus）是苹果电脑（Mac）的文件系统，它特别适用于处理大容量文件和多媒体数据。
5. EXT4（Fourth Extended File System）是Linux操作系统中广泛使用的文件系统，它具有较高的性能和可靠性。
文件系统——精选推荐
⽂件系统⼀、⽂件系统的基本概念1. ⽂件系统：⼀种⽤于持久性存贮的系统抽象，是操作系统⽤于明确存储设备或分区上的⽂件的⽅法和数据结构，即在存储设备上组织⽂件的⽅法。
操作系统中负责管理和存储⽂件信息的软件结构称为⽂件系统，简称⽂件系统。
2. ⽂件：⽂件系统中⼀个单元的相关数据在操作系统中的抽象3. ⽂件系统的功能（1）分配⽂件磁盘空间管理⽂件块（哪⼀块属于哪⼀个⽂件）管理空闲空间（哪⼀块是空闲的）分配算法（策略）（2）管理⽂件集合定位⽂件及其内容命名：通过名字找到⽂件的接⼝最常见：分层⽂件系统⽂件系统类型（组织⽂件的不同⽅式）（3）提供的便利及特征保护：分层来保护数据安全可靠性/持久性：保持⽂件的持久即使发⽣崩溃、媒体错误、攻击等4. ⽂件和块（1）⽂件属性名称、类型、位置、⼤⼩、保护、创建者、创建时间、最近修改时间、...(2) ⽂件头：⽂件系统元数据中的⽂件信息⽂件属性⽂件存储位置和顺序5. ⽂件描述符（1）⽂件访问模式:进程访问⽂件数据前必须先“打开”⽂件1 f = open(name, flag);2 ...3 read(f,...);4 ...5 close(f);（2）内核跟踪进程打开的所有⽂件操作系统为每个进程维护⼀个打开⽂件表⽂件描述符是打开⽂件的标识（3）⽂件描述符：操作系统在打开⽂件表中维护的打开⽂件状态和信息⽂件指针：最近⼀次读写位置，每个进程分别维护⾃⼰的打开⽂件指针。
⽂件打开计数：当前打开⽂件的次数，最后⼀个进程关闭⽂件时，将其从打开⽂件表中移除。
⽂件的磁盘位置：缓存数据访问信息。
访问权限：每个进程的⽂件访问模式信息。
6. ⽂件的⽤户视图和系统视图（1）⽂件的⽤户视图持久的数据结构（2）系统的访问接⼝字节序列的集合（unix）系统不关⼼存储在磁盘上的数据结构（3）操作系统的⽂件视图数据块的集合数据块是逻辑存储单元，⽽扇区是物理存储单元7. ⽤户视图到系统视图的转换（1）进程读⽂件获取字节所在的数据块返回数据块内对应部分（2）进程写⽂件获取数据块修改数据块中的对应部分写回数据块（3）⽂件系统中的基本操作单位是数据块例如，getc() 和 put() 即使每次只访问1字节的数据，也需要缓存⽬标数据4096字节8. 访问模式操作系统需要了解进程如何访问⽂件。
第09章 文件系统
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9.2.2 文件的逻辑结构和存取方法
两种文件的比较 流式文件就象给一张白纸给用户，用户可将他的信 息任意地写到纸上，没有任何格式上的限制。信息建 模能力强。 记录式文件就象给一张表格给用户，用户要按表规 定的格式填信息。适合描述关系型数据。 显然，结构式文件对用户的限制很大，使用起来就 不方便。
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9.2.2 文件的逻辑结构和存取方法
二、存取方法 顺序存取： 后一次存取总是在前次存取的基础上进行的。每次存取 不必给出存取开始的位置。 随机存取： 每次存取操作都要指定存取操作的开始位置。在系统中 buffer, size); m =write(fd, buffer, size); 这两个操作总是从当前位置开始读（或写）。
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9.2.2 文件的逻辑结构和存取方法
seek(fd, offset, mode) 调整文件的读写起始位置的系统调用，若在read、 write 之前执行 seek 操作，就调整了文件的读写指针（ 读写开始的位置），实现了随机存取。
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9.3 文件的物理结构
一个文件存储介质，格式化后就分成许多大小相等 的单位－－存储块（物理盘块），在现代计算机系统中 ，一般来说，每个物理块是一个磁盘的扇区，512字节 。并给每个存储块有个编号，称为物理块号。 文件的物理结构指文件在存储介质上的结构，目前 有三种基本结构，即连续文件结构、串联文件结构和索 引文件结构。
9.3.2 串联文件
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③由于不连续分配，一个文件的所有块在盘上是分散分布 的，故与连续分配相比，访问一个文件需要更多的寻道 次数和寻道时间。为尽量减少寻道和延迟时间，在为文 件分配空闲盘块时，虽然不要求连续，但尽量分配同一 磁道或相邻磁道与扇区。 ④链接指针需要占用一定的空间。如果块长512B，指针2B ，则指针占用0.39％的空间
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第9章文件系统概念目标完成此章学习后，你将掌握下列内容：⏹列出HP-UX中支持的文件系统类型。
⏹描述用户数据和控制结构数据的不同。
⏹描述HFS文件系统的结构。
⏹描述JFS文件系统的结构。
⏹比较修改HFS控制结构数据和JFS控制结构数据的过程。
⏹解释术语：超级块和i节点。
⏹解释术语：块、段和extent。
⏹比较硬链接和软链接。
⏹创建硬链接和软链接。
146 HP-UX系统和网络管理Ⅰ9.1 什么是文件系统注释什么是文件系统UNIX的文件系统是一些文件和目录的集合。
每个文件系统被存储在单独的逻辑卷或整个硬盘分区上。
典型的HP-UX主机通常有多个文件系统。
下面是你的机器上可能存在的几个文件系统：⏹/usr下的文件通常被存储在一个文件系统中。
⏹/var下的文件通常被存储在另一个文件系统中。
⏹/tmp下的文件通常也被存储在另一个文件系统中。
⏹根文件系统是一个包含/etc、/dev、/sbin等目录的特殊文件系统。
配置多个文件系统的优点虽然你的文件和目录都可以被存储在根文件系统中，但将文件目录放到各个单独的文件系统中有很多好处：⏹系统管理员能给每个文件系统分配固定的硬盘空间，保证不让一个文件系统独占整第9章文件系统概念147个硬盘。
系统管理员也许会分配100MB空间给/tmp文件系统，这保证了/tmp下的临时文件最多可以使用系统上的100MB硬盘空间，硬盘上的剩余空间可以保留给其他文件系统。
⏹各个文件系统可以被分别调整，许多与文件系统有关的参数能够极大地影响系统的性能。
一些文件系统可能因存储大文件而被优化，另一些则可能因存储小文件被优化。
⏹可在一个文件系统上执行文件系统维护任务，而其他文件系统仍可继续被用户使用。
挂起文件系统每个文件系统包含自己的根目录。
root目录没有自己的名字。
系统引导时，根文件系统（一般为/dev/vg00/lvol3)被挂到/目录中。
挂起操作将文件目录结构与设备相联系，例如：如果你的根盘在由/dev/dsk/c0t6d0表示的设备上，则名字与这个设备相关联。
一旦根(root)文件系统被挂起后，其他文件系统也可以被挂起。
其他文件系统被挂起在已经挂起的文件系统中的目录上。
这些目录被称为挂起点(mount points)。
当文件系统挂好时，挂起点目录名与文件系统设备相关。
如果文件系统被卸载，则联接被断开。
系统维护的一个表，被称做挂起表，将目录名映射到设备文件。
在这个映射中只需保留挂起点，其他文件可以从这里引出。
在本幻灯片中，一个硬盘被分成两个逻辑卷，每个逻辑卷有自己的设备文件。
每个逻辑卷中建有一个文件系统。
在第一个逻辑卷中的文件系统是根文件系统，引导时被挂到/，或者说其名字与第一个逻辑卷相关。
在根文件系统中有一个叫做usr的空目录，第二个文件系统被挂在/usr上，或者说/usr与第二个逻辑卷相关联。
如果卸载第二个文件系统后，目录/usr将再次指向根文件系统的目录。
查看挂起的文件系统两个命令可以查看你现在挂起的文件系统列表：1．# mount –v# 显示文件系统被挂在哪里。
2．# bdf# 显示文件系统的大小和其他信息。
148 HP-UX系统和网络管理Ⅰ9.2 文件系统类型注释HP-UX支持几种不同的文件系统类型，下面说明了几种最常见的文件系统的特性。
高性能文件系统(HFS)HFS代表HP-UX对UNIX文件系统（UFS）的标准实施。
HFS文件系统存在于大容量存储设备上，一般为硬盘。
在HP-UX 10.01版本前，这是HP唯一的硬盘文件系统。
HP长期的策略是使JFS成为标准，HFS为了兼容性而继续存在。
日志文件系统（JFS）HP-UX日志文件系统，也被称为Veritas文件系统（VxFS），是一种扩展日志文件系统，提供快速文件系统恢复和在线备份、在线改变大小、在线重组等功能。
日志中包含着最近对文件系统数据结构的修改。
硬盘出错后，系统能够检查日志文件并执行需要的回滚和前滚。
有两种JFS产品：基本JFS和在线JFS。
基本JFS文件系统具有快速恢复功能，包含在所有10.01和以后的系统中。
在线JFS，也被称做高级VxFS，是一种对JFS提供补充的可选产品，它提供以下附加功能：⏹在线碎片整合和重组；⏹在线扩展和缩小文件系统大小；⏹在线备份。
网络文件系统（NFS）NFS允许不同系统通过客户机/服务器方式共享文件。
由于访问技术的透明，远程文件访第9章文件系统概念149问显得与本地文件访问相似。
JFS和HFS系统都可以通过NFS与其他系统共享。
NFS提供了在网络上任何地方对文件的透明访问，NFS服务器通过输出一个目录使得网络上的其他主机能够访问这个目录，NFS客户通过挂起目录来访问NFS服务器的目录。
对于NFS客户端上的用户，这个目录看起来就像一个本地文件系统。
CD-ROM文件系统（CDFS）CD-ROM是压缩硬盘只读存储器的缩写。
CD上的信息是永久的，只能从CD上读数据，不能写数据。
CD-ROM有不同的格式。
混合文件系统你机器上的文件系统可能只有一种类型，但更典型的是机器上的文件系统结构由不同类型的文件系统组成。
例如，内核必须存放在HFS文件系统上，所以/stand总是HFS。
但是，由于JFS文件系统提供更高的灵活性和可靠性，因此你的系统上的其他文件系统可能是JFS。
幸运的是，文件系统操作命令（如cd、cp、mv)可以在所有类型的文件系统上使用。
你可以用下面两个命令判断你的系统上的文件系统类型：1．#mount –v#现在挂起的文件系统的类型。
2．#fstyp /dev/vg00/rlvol1# /dev/vg00/lvol1的文件系统类型。
150 HP-UX系统和网络管理Ⅰ9.3 文件系统中有什么注释分配给文件系统的硬盘空间，不论什么类型的文件系统，都会被分成多个文件系统块。
一个文件系统中的块可以被分成两种用途。
一些文件系统中的块存储用户文件中真正的数据，这些块在大多数文件系统中占多数。
另一些文件系统中的块存储文件系统的结构数据。
文件系统的结构数据描述文件系统的结构。
以下结构数据在大多数文件系统中是相同的。
1．超级块每个文件系统都有一个包含文件系统基本信息的超级块。
超级块标明了文件系统的类型、大小和状态，并包含指向其他文件系统结构数据的指针。
由于超级块包含如此重要的信息，因此HP-UX在每个文件系统中维护着多个超级块的备份。
2．i节点每个文件有一个包含文件属性的相关i节点。
i节点标明文件的类型、权限，属主、组和大小。
文件的i节点也包含指向文件数据块的指针。
在文件系统中，每个i节点被一个唯一的i节点数字标识。
3．目录用户和应用程序一般通过名字引用文件，而不是通过i节点数字。
目录将建立文件名和它们相关的i节点的联系。
HP-UX文件系统管理工具产生的输出和错误信息通常来自结构数据，对这些结构和术语有一个了解会有助于你成为一个成功的系统管理员。
本章以下部分将更详细地解释HFS和JFS结构数据。
第9章文件系统概念151 9.4 访问文件系统注释前面一节介绍了几个文件系统组件：超级块、目录、i节点和数据块。
当用户访问文件和目录时怎样使用这些结构呢？本幻灯片显示了一个用户怎样访问文件/mydir/f1。
首先，HP-UX必须找到/目录，任何文件系统的根目录都可以在2号i节点中发现。
HP-UX 检查2号i节点中记录的权限，以确保用户有权使用/目录。
i节点也包含指向/目录数据块的指针。
目录的数据块包含目录中每一个文件和子目录的目录条目，每个目录条目包含文件或子目录的名字和与它相关的i节点。
HP-UX在/中查找mydir条目。
mydir条目标明与mydir相关的i节点。
在本幻灯片中，mydir的i节点号为100。
HP-UX 检查i节点100来判断用户是否有权访问mydir。
下一步，HP-UX遵循i节点100的指针到mydir的数据块，这些数据块应包含文件f1的152 HP-UX系统和网络管理Ⅰ目录条目。
f1的目录条目标明了与f1相关的i节点。
在本例中，f1的属性被记录在i节点101中。
HP-UX检查i节点101来确定用户是否有权访问该文件，然后遵循i节点中的指针到f1的数据块。
找到/mydir/f1数据块，HP-UX在标准输出上显示这些数据块的内容。
第9章文件系统概念153 9.5 HP-UX硬链接注释虽然大多数i节点只与一个目录条目相关，但是硬链接使多个目录条目与一个i节点相关联。
这实际上使你的用户能通过几个不同的文件名引用单一的文件。
本幻灯片的例子显示了一个被硬链接到/mydir/file1的文件/mydir/f1。
两个名字表示同一个i节点，并因此共享相同的权限、所有者和时间戳。
因为两个文件名表示同一个i节点，所以它们也同时指向相同的数据块。
对f1的改变也会在file1上反映出来，反之亦然。
f1和fiel1实际上是同一个文件。
将多个文件名与单一文件用这种方法相关联很有用处。
硬链接可以用ln命令创建。
第一个参数表示已经存在的文件的名字，第二个参数表示新链接的名字：# ln /mydir/f1 /mydir/file1创建到f1的链接。
# ll /mydir显示每个文件的链接数。
创建硬链接时为新链接创建了一个新的目录条目，并增加了i节点中的链接计数字段。
ll命令输出中的第二个字段显示了每个文件的链接数。
硬链接一般被用来将多个文件名与一个设备文件链接。
例如，一些系统管理员做如下操154 HP-UX系统和网络管理Ⅰ作：# ln /dev/rmt/c0t0d0BEST /dev/tape创建这个链接后，用户可以用名字/dev/tape访问磁带设备c0t0d0，而不需要通过默认名/dev/rmt/c0t0d0BEST。
注意硬链接的两点不足：⏹硬链接不能跨越文件系统。
⏹硬链接不能链接目录。
问题1．为什么不能跨越文件系统建立链接？2．如果你准备删除/mydir/f1会对/mydir/file1有什么影响？9.6 HP-UX符号链接注释符号链接与硬链接相似，可以使多个文件名与单个文件相链接。
但是，符号链接可以：⏹跨越文件系统；⏹链接目录。
在本幻灯片中，/mydir/file2是对/mydir/f2的符号链接，file2具有单独的目录条目和i节点。
但是，从本幻灯片看，/mydir/file2只不过是一个指向/mydir/f2的指针。
访问/mydir/file2的数据与/mydir/f1的是一样的。
在你必须将文件从一个文件系统转移到另一个文件系统，但又要使用文件的原始路径名时符号链接非常有用。
在HP-UX版本9中，系统可执行文件放在/bin目录。
到了版本10，很多系统可执行文件被移动到/usr/bin。
但是在/bin存在一个符号链接指向/usr/bin，所以用户和应用程序还可以使用版本9的路径名。