《操作系统原理教程》电子教案 第4章 文件管理

文件共享是指不同的用户共同使用同一 个文件。 文件的安全管理即文件的保护，是解决 文件的非法操作的关键。

4.1.3 文件系统的基本概念
1．文件 2．记录 3．数据项 4．文件类型 5．文件系统模型

1．文件
文件是指存放在外存上的已命名的一组 相关信息的集合。 通常将程序和数据组织成文件。 文件中的基本访问单位可以是位、字节 或记录。 文件的属性包括文件类型、文件长度、 文件的物理位置、文件的存取控制、文 件的建立时间。

2．记录
记录是一组相关数据项的集合，用于描 述数据对象某方面的属性。 它是文件中数据处理的基本单位，是组 成文件的基本元素。

3．数据项
数据项是指描述一个对象的某种属性的 字符集，它是数据处理的最小单位。 它可以分为

– 基本数据项：是用于描述一个对象的某种属
性的字符集，是数据组织中可以命名的最小 逻辑数据单位，即原子数据，又称为数据元 素或字段。 – 组合数据项：由若干个基本数据项组成，简 称组项。
4.1 文件管理概述
4.1.1 文件管理的主要任务 4.1.2 文件管理的主要功能 4.1.3 文件系统的基本概念

4.1.1 文件管理的主要任务
文件管理，即构成一个文件系统，负责管理在 外存上存放的文件，并把对文件的存取、共享 和保护等手段提供给操作系统和用户。 文件管理的主要目标是提高外存储空间的利用 率。 它的主要任务是对用户文件和系统文件进行管 理，方便用户使用，并保证文件的安全性。
4.2 文件的组织
文件的组织是指文件的构造方式，即文 件的结构。对任何一个文件，都存在着 两种形式的结构：逻辑结构和物理结构。 4.2.1 文件的逻辑结构 4.2.2 文件的物理结构 4.2.3 记录的成组和分解

4.2.1 文件的逻辑结构
1．文件逻辑结构的概念 2．文件逻辑结构的形式
（1）提高检索效率 （2）便于修改 （3）降低文件存储费用 （4）便于用户操作
2．文件逻辑结构的形式

文件的逻辑结构从形式上分为两类：
– 有结构的记录式文件： 在记录式文件中，所有的记录通常都是属于一个 实体集的，有着相同或不同数目的数据项。记录 的长度可分为定长和不定长两类。 – 无结构的流式文件 是指由字符流构成的文件。流式文件内的数据不 再组成记录，只是一串字节。对流式文件的存取 需要指定起始字节和字节数。
（6）按照文件的内容分类
– 普通文件、目录文件、特殊文件
5．文件系统模型
文件系统是指含有大量文件及其属性说 明的，对文件进行操纵和管理的，向用 户提供使用接口的软件集合。图4-1表示 了文件系统的模型。 它分为三个层次

– 最低层是对象及其属性说明； – 中间层是对对象进行操纵和管理的软件集合； – 最高层是文件系统提供给用户的接口。

2.文件目录管理
为实现文件的按名存取，每个文件首先 应该具有一个文件名与之对应。 目录管理的任务是为每个文件建立目录 项，并对众多的目录加以组织，以实现 方便的按名存取，实现文件的共享，提 供快速的目录查询手段，提高文件的检 索速度。

3.逻辑文件与物理文件的转换
逻辑文件：规定用户直接使用的文件。 物理文件：存储介质上的文件。 用户使用文件时只要给出文件的名字和一些适 当的说明信息，文件系统就能按照用户的要求 把逻辑文件组织成物理文件存放到存储介质上， 或者把存储介质上的物理文件转换成逻辑文件 供用户使用。 文件系统还可根据需要更换文件存放的位置而 对用户没有任何影响。
4．文件类型

（1）按性质和用途分类
– 系统文件、用户文件、库文件
（2）按文件中的数据形式分类
– 源文件、目标文件


（3）按文件的存取控制属性分类
– 只执行文件、只读文件、读写文件
（4）按文件的逻辑结构分类
– 有结构文件、无结构文件
（5）按文件的物理结构分类
– 顺序文件、链接文件、索引文件
操作系统原理教程
第4Leabharlann Baidu 文件管理
本章教学目标

熟悉文件的概念、分类、文件的组织 掌握磁盘的调度算法 熟悉文件目录的管理、文件的保密与保 护方法 熟悉文件的使用

本章教学内容

4.1 文件管理概述 4.2 文件的组织 4.3 文件的存储设备 4.4 文件的目录管理 4.5 文件的共享与安全 4.6 文件的使用

4.文件读写管理

文件系统读写控制的主要任务：
– 一是，对于拥有读写和执行权限的用户，允
许其对文件进行相应的操作。 – 二是，对于没有相应权限的用户，禁止他们 对文件进行相应的操作。 – 三是，防止一个用户冒充其他用户对文件进 行读写操作。 – 四是，防止拥有存取权限的用户误用文件。
5.文件共享和安全的管理
4.2.2 文件的物理结构
1．文件物理结构的概念 2．文件物理结构的形式 3．文件的访问方式

1．文件物理结构的概念
文件的物理结构，又称为文件的存储结构，它 是指文件在外存上存储时的组织结构。 文件的物理结构与存储介质的物理特性及用户 对文件的访问方式有关。 文件的物理结构通常划分为大小相等的物理块， 也称为物理记录。它是文件分配及传输信息的 基本单位。物理记录的大小与物理设备有关， 与逻辑记录的大小无关。

1．文件逻辑结构的概念
文件的逻辑结构（File Logical Structure）是用 户用户组织文件时可见的结构，即用户所观察 到的文件组织形式。 文件的逻辑结构是用户可以直接处理的数据及 其结构，它独立于物理特性，又称为文件组织 。 选择文件的逻辑结构主要有以下原则：

– – – –

4.1.2 文件管理的主要功能
1.文件存储空间管理 2.文件目录管理 3.逻辑文件与物理文件的转换 4.文件读写管理 5.文件共享和安全的管理

1.文件存储空间管理
存储管理的任务是为每个文件分配必要 的外存空间，提高外存的利用率，并能 有助于提高文件系统的工作速度。 由于文件存储设备是以块为单位进行管 理的，因此，文件存储空间的管理实质 上是一个空闲块的组织和管理问题，它 包括空闲块的组织，空闲块的分配与空 闲块的回收。