计算机操作系统第七章-文件管理资料

第七章文件管理

第一节文件和文件系统

一、文件系统的引入

1、用户在使用计算机的过程中遇到的有关软件资源的两个基本问题：

●产生了新的资源时：怎样长期存放；

●使用系统中现有资源时：怎样检索，如何使用；

解决的方法：把信息以一种单元--文件--的形式存储在磁盘或其他外部存储介质上。文件由操作系统来统一管理，包括：文件的结构，命名，存取，使用，保护，以及实现方法。

2、现代OS中引入文件系统的目的

●管理系统和用户的软件资源，让用户实现对信息的“按名存取”；

●提供信息的存储、检索、更新、共享和文件保护等一系列文件操作，使用户能方便有效地使用和操作文件；

●文件系统给用户带来的好处是：使用方便、数据安全、接口统一

3、文件系统的功能

●统一管理文件的存储空间(外存空间)，实施存储空间的分配与回收●实现文件的按名存取：名字空间映射存储空间

●实现文件信息的共享，并提供文件的保护和保密措施

●向用户提供一个方便使用的接口

●系统维护及向用户提供有关信息

●提供与I/O的统一接口

文件系统在操作系统接口中占的比例最大，用户使用操作系统的

感觉在很大程度上取决于对文件系统的使用效果。

二、文件系统中的相关概念

1、数据项：构成文件内容的基本单位

●基本数据项。这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。它的命名往往与其属性一致。

●组合数据项。它是由若干个基本数据项组成的，简称组项。

2、记录：是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的一组属性。

3、关键字：是能唯一标识一个记录的数据项。记录的关键字可以不止一个；关键字可以是一个基本数据项，也可以是一个组合数据项。

4、文件：是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关信息的集合，可分为有结构文件和无结构文件两种。

在有结构的文件中，文件由若干个相关记录组成(是记录的序列)；而无结构文件则被看成是一个字符(字节)流。

文件是文件系统中一个最大的数据单位，它描述了一个对象集。

图7-1文件、记录和数据项之间的层次关系

5、文件的属性：文件具有描述自己各方面特质的----属性，文件的属性主要包括：P7

●文件类型。(可以从不同的角度对文件进行分类)

●文件长度。

●文件在外存上的物理位置。

●文件的建立(修改)时间。

6、文件分类

(1) 文件分类的目的

文件的分类是为了更好地管理和使用，要科学地分门别类，对不同的文件进行不同的管理。这样，不仅提高了文件的存取速度，对文件的共享和保护也有利。

(2) 文件的分类方法----P10-14

●按性质和用途分类

●按文件中数据的形式分类

●按存取控制属性分类

●按组织形式和处理方式分类

◆用户在OS界面之上看到的文件分类--P9，还有在图形界面上看到的不同形状的文件图标。

✧按逻辑结构分类

✧按物理结构分类

7、文件系统

●是操作系统中统一管理信息资源(软件)的子系统，管理文件的存储、

检索、更新，提供安全可靠的共享和保护手段，并且方便用户使用。

●文件系统包含文件管理程序和被管理的全部文件

●是用户与外存的接口。系统软件为用户提供统一方法，访问存储在物理介质上的信息

三、文件系统的层次模型

OS的文件系统可以分为三个层次：P16-19

●最底层：被管理的对象及其属性；

●中间层：对对象进行管理和操作的软件的集合；

●最顶层：文件系统的用户接口

四、文件操作

1、最基本的文件操作(命令)：P20-22

●创建文件

●删除文件

●读文件

●写文件

●截断文件

●设置文件的读/写位置

2、为了方便用户使用文件，通常，OS都提供了数条有关文件操作的系统调用，可将这些调用分成若干类：

●有关对文件属性进行操作的

●有关目录的

●用于对文件进行操作的

●用于实现文件共享和保护的

3、关于文件的打开和关闭：P24

第二节文件的逻辑结构和内部数据访问方式

一、文件组织的两种观点

1、用户观点（逻辑结构）：研究的是用户思维中的抽象文件，其目的是为用户提供一种结构清晰、使用简便的信息的数据结构。用户按此结构去存储、检索和加工处理文件内信息。它独立于文件的物理特性，又称文件组织。

2、实现观点（物理结构）：研究的是存储在物理设备介质上的实际文件，即文件在外存上的实际存放形式。它不仅与存储介质的性能有关，还与采用的外存分配方式有关。系统按此和外部设备打交道，进行信息的存取。

二、文件逻辑结构的类型

1、有结构的(记录式)文件：P27-28

记录可以是定长的、可以是变长的。记录式文件可以组织成：

●顺序文件。

●索引文件。

●索引顺序文件。

●直接文件

数据文件通常用这种类型来组织。

2、无结构的(流式)文件

●流式文件是有一定意义的字符(字节)流。

●

信息单元的长度以字节为单位。对流式文件的访问，采用读写指针

来指出下一个要访问的字符。可以把流式文件看作是记录式文件的一个特例。

●

大量的源程序、 可执行文件、 库函数等，所采用的就是无结构的

文件形式，即流式文件。

●

在UNIX 系统中，所有的文件都被看作是流式文件；即使是有结构

文件，也被视为流式文件；文件系统本身不对文件进行内部结构处理。 三、顺序文件

1、记录被顺序排列在文件中。这种顺序可以是记录生成时的先后顺序(串结构，连续结构)，也可以是按照某个关键字值的大小，递增或递减排列的顺序(顺序结构)。

顺序文件的记录可以是定长的，也可以是变长的。

L L L L

L

L 2L 3L 4L

L (i ＋1)L

(a

) 定长记录文件

(b ) 变长记录文件

00

L 0L 0＋1L 1

L 0＋L 1＋2

L i

∑(L k ＋1)i －1

k ＝0

∑(L k ＋1)

i

k ＝0

图 7-3 定长和变长记录文件

2、对顺序文件(Sequential File)的读/写操作 顺序读写(顺序访问)

●

定长记录：