《计算机操作系统教程(第三版)》 第6章 文件管理
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计算机操作系统教程（第三版）
第6章 文件管理
6.1 文件与文件系统 6.2 文件的逻辑结构 6.3 文件的物理结构 6.4 文件目录
6.5 文件和目录的操作
6.6 文件系统的实现 6.7 文件的共享与保护
6.8 文件的完整性
6.9 外存空间的管理 6.10 磁盘组织与管理 开 始
本章学习目标
文件、文件控制块、文件系统、文件目录、目录项、
（1）源文件。 （2）目标文件。 （3）可执行文 件。
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l按操作保护分类
（1）只读文件。 （2）读写文件。 按文件的性质分类 （1）普通文件。 （3）执行文件 （2）目录文件。 （3）特殊文件。
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2．文件的属性
（1）文件类型。
（2）文件长度。 （3）文件的位置。 （4）文件的存取控制。 （5）文件的建立时间。
6.4.1 文件控制块和索引节点
1、文件控制块 2、索引节点
1、文件控制块
为了能对一个文件进行正确的操作，必须为文件 设置用于描述和控制文件的数据结构，称之为文 件控制块（FBC，File Control Block），文件和 文件控制块是一一对应的，而文件控制块的有序 集合称之为文件目录。
一般情形下文件控制块包括以下信息： 1）文件名。文件的标识符。 2）用户名。标识文件的生产者---用户。 3）文件的逻辑结构。对流式文件需说明文件的长度，对记 录文件需说明记录是否定长、记录长度及个数等。 4）文件在辅存上的物理位置。对连续结构和链接结构的文 件登记文件的起始物理块号和指向第一物理块的指针，对 索引结构的文件登记文件的索引表地址。 5）文件建立修改日期及时间。登记文件建立或修改日期、 时间。 6）文件的类型。指明文件的类型。 7）存取控制信息。指明用户对文件的存取权限。
6.1.2 文件的分类、属性及文件系统 的功能
ห้องสมุดไป่ตู้
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6.1.1 文件与文件系统的概念
1．文件的定义 文件是具有标识符（文件名）的一组相关信息的 集合。标识符是用来标识文件的。不同的系统对 标识符的规定有所不同。文件的确切定义有两种 说法： （1）文件是具有标识符的相关字符流的集合。 （2）文件是具有标识符的相关记录的集合。
6.2 文件的逻辑结构
6.2.1 逻辑结构 6.2.2 存取方法
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6.2.1 逻辑结构
1．有结构的文件 有结构的文件是指由若干个相关的记录构成的文 件，又称记录式文件。
2．无结构文件
无结构文件又称流式文件，组成流式文件的基本 信息单位是字节或字，其长度是文件中所含字节 的数目，如大量的源程序，库函数等采用的就是 流式结构。
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3．文件系统的功能 （1）用户可执行创建、修改、删除读写文件的命令。 （2）用户能以合适的方式构造他的文件。 （3）用户能在系统的控制下，共享其他用户的文件。
（4）允许用户用符号名访问文件。
（5）系统应有转存和恢复文件的能力，以防止意外事故 的发生。
（6）系统应提供可靠保护及保密措施。
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在检索目录文件时，只用到了文件名，而其它信 息并没有利用到。只有当指定文件名与目录项中 的文件名相匹配的时，才需要从目录项中读取文 件的物理位置等相关信息。因此在检索目录项时， 并不需要把目录整个都调入内存。解决方案是， 将文件名和文件描述信息分开，将文件描述信息 单独形成一个称为索引节点的数据结构，简称i 节点。文件目录中的每个目录项，仅由文件名和 指向该文件所对应的i节点的指针构成。
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2．文件系统的定义 文件系统是操作系统中负责存取和管理文件信息 的机构。它由管理文件所需的数据结构（如文件 控制块，存储分配表等）和相应的管理软件以及 访问文件的一组操作组成。
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6.1.2 文件的分类、属性及文件系统的功能
1．文件的分类
2．文件的属性
3．文件系统的功能
下一页
1．文件的分类 按文件的用途分类可分为以下三类。 （1）系统 文件。 （2）用户文件 （3）库文件。 按文件中的数据形式分类
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6.3 文件的物理结构 6.3.1 连续结构 6.3.2 链接结构
6.3.3 索引结构
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6.3.1 连续结构
图6.1 文件的连续结构
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6.3.2 链接结构
图6.2 文件的链接结构
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6.3.3 索引结构
图6.3 文件的索引结构 下一页
图6.4 文件的多重索引结构
2、索引节点
1）导入索引节点 2）磁盘索引节点 3）内存索引节点
1）导入索引节点 在文件系统中，目录文件通常存放在磁盘上，当有大量 文件时，文件目录将占用大量的磁盘空间（也就是大量 的磁盘块）。如果要查找一个文件，首先查找目录文件。 查找目录文件的过程是：首先将存放目录的第一个磁盘 块调入内存，然后用要查找的文件名与目录项中的文件 名进行逐一比较，若没有找到指定文件，则将下一个存 放目录的磁盘块调入内存查找，如此循环，直至找到指 定文件或查询所有目录文件后结束。
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6.4 文件目录
6.4.1 文件控制块和索引节点 6.4.2 单级目录结构
6.4.3 二级目录结构
6.4.4 多级目录结构 6.4.5 非循环图形目录结构
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一般来说文件目录应具有以下几个功能： 1）实现“按名存取”。用户可以只需提供文件名，就对文件进行操 作。这是文件目录管理的最基本的功能，也是文件系统向用户提供 的最基本的服务。 2）提高对目录的检索速度。在设计文件系统时，要合理的设计目录 结构，提高目录检索速度，从而加快文件的存取速度。对于大型文 件系统来说，只是一个很重要的设计目标。 3）允许文件重名。为了方便多个用户对于不同文件取相同文件名， 文件系统应允许不同文件使用相同名称。可通过不同工作目录解决。 4）允许文件共享。在多用户系统中，应允许多个用户共享一个文件， 这样可以节省存储空间，也可方便用户共享资源。
索引节点、文件共享等基本概念及文件的分类 文件的两种逻辑结构及两种存取方法 文件的三种物理结构：连续结构、链接结构及索引 结构 四种目录结构：单级、两级、多级和非循环图形目 录结构 文件的共享方法和语义及文件保护 外存空间的管理方法 磁盘的组织和管理
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6.1 文件与文件系统
6.1.1 文件与文件系统的概念
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6.2.2 存取方法
（ 1 ）顺序存取。顺序存取是最简单的方法。它 严格按照文件信息单位排列的顺序依次存取，后 一次存取总是在前一次存取的基础上进行，所以 不必给出具体的存取位置。 （ 2 ）随机存取。随机存取又称直接存取，在存 取时必须先确定进行存取时的起始位置（如记录 号、字符序号等）。
第6章 文件管理
6.1 文件与文件系统 6.2 文件的逻辑结构 6.3 文件的物理结构 6.4 文件目录
6.5 文件和目录的操作
6.6 文件系统的实现 6.7 文件的共享与保护
6.8 文件的完整性
6.9 外存空间的管理 6.10 磁盘组织与管理 开 始
本章学习目标
文件、文件控制块、文件系统、文件目录、目录项、
（1）源文件。 （2）目标文件。 （3）可执行文 件。
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l按操作保护分类
（1）只读文件。 （2）读写文件。 按文件的性质分类 （1）普通文件。 （3）执行文件 （2）目录文件。 （3）特殊文件。
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2．文件的属性
（1）文件类型。
（2）文件长度。 （3）文件的位置。 （4）文件的存取控制。 （5）文件的建立时间。
6.4.1 文件控制块和索引节点
1、文件控制块 2、索引节点
1、文件控制块
为了能对一个文件进行正确的操作，必须为文件 设置用于描述和控制文件的数据结构，称之为文 件控制块（FBC，File Control Block），文件和 文件控制块是一一对应的，而文件控制块的有序 集合称之为文件目录。
一般情形下文件控制块包括以下信息： 1）文件名。文件的标识符。 2）用户名。标识文件的生产者---用户。 3）文件的逻辑结构。对流式文件需说明文件的长度，对记 录文件需说明记录是否定长、记录长度及个数等。 4）文件在辅存上的物理位置。对连续结构和链接结构的文 件登记文件的起始物理块号和指向第一物理块的指针，对 索引结构的文件登记文件的索引表地址。 5）文件建立修改日期及时间。登记文件建立或修改日期、 时间。 6）文件的类型。指明文件的类型。 7）存取控制信息。指明用户对文件的存取权限。
6.1.2 文件的分类、属性及文件系统 的功能
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6.1.1 文件与文件系统的概念
1．文件的定义 文件是具有标识符（文件名）的一组相关信息的 集合。标识符是用来标识文件的。不同的系统对 标识符的规定有所不同。文件的确切定义有两种 说法： （1）文件是具有标识符的相关字符流的集合。 （2）文件是具有标识符的相关记录的集合。
6.2 文件的逻辑结构
6.2.1 逻辑结构 6.2.2 存取方法
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6.2.1 逻辑结构
1．有结构的文件 有结构的文件是指由若干个相关的记录构成的文 件，又称记录式文件。
2．无结构文件
无结构文件又称流式文件，组成流式文件的基本 信息单位是字节或字，其长度是文件中所含字节 的数目，如大量的源程序，库函数等采用的就是 流式结构。
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3．文件系统的功能 （1）用户可执行创建、修改、删除读写文件的命令。 （2）用户能以合适的方式构造他的文件。 （3）用户能在系统的控制下，共享其他用户的文件。
（4）允许用户用符号名访问文件。
（5）系统应有转存和恢复文件的能力，以防止意外事故 的发生。
（6）系统应提供可靠保护及保密措施。
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在检索目录文件时，只用到了文件名，而其它信 息并没有利用到。只有当指定文件名与目录项中 的文件名相匹配的时，才需要从目录项中读取文 件的物理位置等相关信息。因此在检索目录项时， 并不需要把目录整个都调入内存。解决方案是， 将文件名和文件描述信息分开，将文件描述信息 单独形成一个称为索引节点的数据结构，简称i 节点。文件目录中的每个目录项，仅由文件名和 指向该文件所对应的i节点的指针构成。
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2．文件系统的定义 文件系统是操作系统中负责存取和管理文件信息 的机构。它由管理文件所需的数据结构（如文件 控制块，存储分配表等）和相应的管理软件以及 访问文件的一组操作组成。
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6.1.2 文件的分类、属性及文件系统的功能
1．文件的分类
2．文件的属性
3．文件系统的功能
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1．文件的分类 按文件的用途分类可分为以下三类。 （1）系统 文件。 （2）用户文件 （3）库文件。 按文件中的数据形式分类
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6.3 文件的物理结构 6.3.1 连续结构 6.3.2 链接结构
6.3.3 索引结构
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6.3.1 连续结构
图6.1 文件的连续结构
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6.3.2 链接结构
图6.2 文件的链接结构
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6.3.3 索引结构
图6.3 文件的索引结构 下一页
图6.4 文件的多重索引结构
2、索引节点
1）导入索引节点 2）磁盘索引节点 3）内存索引节点
1）导入索引节点 在文件系统中，目录文件通常存放在磁盘上，当有大量 文件时，文件目录将占用大量的磁盘空间（也就是大量 的磁盘块）。如果要查找一个文件，首先查找目录文件。 查找目录文件的过程是：首先将存放目录的第一个磁盘 块调入内存，然后用要查找的文件名与目录项中的文件 名进行逐一比较，若没有找到指定文件，则将下一个存 放目录的磁盘块调入内存查找，如此循环，直至找到指 定文件或查询所有目录文件后结束。
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6.4 文件目录
6.4.1 文件控制块和索引节点 6.4.2 单级目录结构
6.4.3 二级目录结构
6.4.4 多级目录结构 6.4.5 非循环图形目录结构
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一般来说文件目录应具有以下几个功能： 1）实现“按名存取”。用户可以只需提供文件名，就对文件进行操 作。这是文件目录管理的最基本的功能，也是文件系统向用户提供 的最基本的服务。 2）提高对目录的检索速度。在设计文件系统时，要合理的设计目录 结构，提高目录检索速度，从而加快文件的存取速度。对于大型文 件系统来说，只是一个很重要的设计目标。 3）允许文件重名。为了方便多个用户对于不同文件取相同文件名， 文件系统应允许不同文件使用相同名称。可通过不同工作目录解决。 4）允许文件共享。在多用户系统中，应允许多个用户共享一个文件， 这样可以节省存储空间，也可方便用户共享资源。
索引节点、文件共享等基本概念及文件的分类 文件的两种逻辑结构及两种存取方法 文件的三种物理结构：连续结构、链接结构及索引 结构 四种目录结构：单级、两级、多级和非循环图形目 录结构 文件的共享方法和语义及文件保护 外存空间的管理方法 磁盘的组织和管理
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6.1 文件与文件系统
6.1.1 文件与文件系统的概念
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6.2.2 存取方法
（ 1 ）顺序存取。顺序存取是最简单的方法。它 严格按照文件信息单位排列的顺序依次存取，后 一次存取总是在前一次存取的基础上进行，所以 不必给出具体的存取位置。 （ 2 ）随机存取。随机存取又称直接存取，在存 取时必须先确定进行存取时的起始位置（如记录 号、字符序号等）。