操作系统教程(第六章)

（1）从用户的角度
• • • • 按名存取 使用简单方便 文件共享 安全可靠
（2）从系统管理的角度
• • • • 文件的结构及相关的存取 方法 文件的目录结构和目录检 索 文件存储空间的管理 文件的共享、存取控制和 系统的可靠性
文件系统接口（程序接口和命令接口） 对象操纵和 管理的软件 集合 逻辑文件结构
索引文件结构
特点
• 为文件建立索引表，在索引表中的每个表项指出 逻辑文件记录所在的物理存储块号
操作
• 根据索引表查找到物理存储块
优缺点
• • • • 文件可以动态增长 可以随机存取 索引表占用存储空间 检索索引表的时间影响存取速度
基本I/O管理程序（物理文件结构） 基本文件系统 I/O控制层（磁盘驱动程序） 对象及其属性说明
顺序文件结构
特点
• 一个逻辑上是连续的文件信息被存放在连续的物 理存储块中。
操作
• 一旦确定文件起始块号和文件长度，就可以进行 各种操作了
优缺点
• 存取速度快 • 文件长度不能动态增加。
链接文件结构
特点
• 逻辑文件可以存放在不连续的物理存储块中，在每一个 存储块尾部设置一个指针，指向下一个物理存储块。最 后一个存储块的指针为空，表示文件结束
操作
• 根据指针，可以从文件第一个存储块检索到任意一个存 储块信息
优缺点
• 文件可以动态增长，很容易实现插入和删除一个记录 • 不适宜随机存取 • 存取速度慢
2、类型
• 顺序文件结构 • 链接文件结构 • 索引文件结构
§6.2 文件组织结构与存取方法
三、文件的存取方法 1、顺序存取 2、随机存取
存取方法和文件物理结构之间的关系
存储设备 文件物理 结构 存取方法 顺序结构 顺序随机 磁 盘 索引结构 顺序随机 磁 带 链接结构 顺序 顺序结构 顺序
• 访问属性、时间、属性列表、文件名、安全描述符、数据、索引根、索引分配、卷信 息、位映像
结束
顺序文件
特点
• 文件中的每个记录都具有相同的固定格式 • 文件中的所有记录长度相同
• 文件中的所有记录按照关键字排列
操作 优缺点
• 适合批量处理 • 单个记录查询性能差；增加和修改一个记录困难
索引顺序文件
特点
• 文件中的记录按照关键字顺序排列 • 记录分组 • 每个组中的第一个记录建立索引
操作
• 根据提供的关键字，检索索引文件，找到该记录所在记 录组中第一个记录的表项，从中得到该记录组的位置， 然后再利用顺序查找方法在记录组中查找。
优缺点
• 检索速度更快（可以采用两级索引）
二、文件分类
• 1 按用途分类
（1）系统文件 （2）用户文件 （3）库文件
• 4 按文件的逻辑结构分类
（1）有结构文件（记录式文件） （2）无结构文件（流式文件）
• 5 按文件的物理结构分类
（1）顺序文件 （2）链接文件 （3）索引文件
• 2 按文件中的数据形式分类
• 是文件系统的核心。实现文件系统的大部分功能
（3）文件系统接口
• 是文件系统提供给用户的接口，主要提供两种接 口：命令接口和程序接口
文件系统实际上是计算机系统的一个最大的 实用程序组
§6.1 文件和文件系统
四、文件操作
• 1 对记录的操作
检索所有记录； 检索单个记录； 插入一个记录； 修改一个记录； 删除一个记录
• 记录：
记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象某方面的属性。
• 文件：
文件是具有文件名的一组相关记录的集合。
文件除了需要有文件名之外，在有的系统中文件名的后面跟 一个扩展名 文件的属性包括：文件类型、文件长度、文件物理位置、文 件存取控制、文件建立和修改时间等。
§6.1 文件和文件系统
（1）源文件 （2）目标文件 （3）可执行文件
• 6 按文件存取方式分类
（1）顺序存取文件 （2）随机存取文件 （3）直接存取文件 （4）按关键字存取文件
• 3 按存取控制属性分类
（1）只执行文件 （2）只读文件 （3）读写文件
§6.1 文件和文件系统
三、文件系统
• 提高检索速度、不同用户目录下可以有重名、文 件共享 • 用户合作完成任务能力较差
§6.2 文件目录管理
3、多Hale Waihona Puke Baidu目录结构（树型结构）
• 建立主目录、用户目录和子目录
优缺点
• • • • 实现“按名存取” 提高检索速度 文件共享 允许文件重名
§6.3 文件共享
一、早期共享方法
• 绕弯路法 • 连访法 • 利用基本文件目录
§6.2 文件目录管理
一、概念
• 1 文件控制块
文件控制块（File Control Block，简称FCB）是用 于描述和控制文件的数据结构，它包含文件名和文件 的各种属性。 每一个文件拥有一个文件控制块。
• 2 文件目录
文件目录是文件控制块的有序集合。通常也把文件目 录看成是目录文件。
2、类型
• 有结构文件：（记录式文件结构）
按文件长度：定长记录 按组织形式：顺序文件 不定长记录 索引文件 索引顺序文件
• 无结构文件（流式文件结构）
§6.2 文件组织结构与存取方法
二、文件的物理结构 1、概念
• 是指文件在外存上的存储组织形式，又称为文件 的存储结构。与存储介质的存储性能有关。 • 通常在存储介质上存储信息是按照存储块为单位 存储的。
§6.2 文件目录管理
二、文件控制块
• 1 基本信息
文件名；文件物理位置；文件逻辑结构；文件的物理 结构
• 2 存取控制信息
文件总的存取权限；合法用户的存取权限；一般用户 的存取权限
• 3 使用信息
文件建立日期和时间；文件最后修改的时间和日期； 当前使用的信息
§6.2 文件目录管理
• 概念
文件系统指的是含有大量的文件及其属性的说明，对 文件进行操纵和管理的软件，以及向用户提供的使用 文件的接口等的集合。
• 功能
从用户的角度 从系统管理的角度
• 文件系统结构 • 说明
（1）对象及其属性说明
• 最底层包括如下内容：文件、目录、磁盘（磁带） 存储空间
（2）对对象操纵和管理的软件集合
文件目录结构分为单级目录结构、两级目录 结构和多级目录结构 1、单级目录结构
• 系统只有一个目录表，记录所有文件目录信息
优缺点：
• 简单、方便 • 查找速度慢、不允许重名、不便于实现文件共享
§6.2 文件目录管理
2、两级目录结构
• 建立主目录和用户目录。每个用户一个用户目录
优缺点
索引文件
特点
• 文件中的记录格式可以不相同 • 文件中的所有记录可以不定长度 • 将每个记录的记录号重新组织成一个文件，在该文件中 除了记录号外，还有记录长度和记录开始位置
操作
• 根据提供的记录号，通过查找索引文件，找到对应记录 的长度和记录的开始位置，然后可以进行操作。
优缺点
• 检索速度快 • 存储索引文件，需要额外存储空间
• 2 对文件的操作
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。
§6.2 文件组织结构与存取方法
一、文件的逻辑结构 1、概念
• 是从用户的观点出发，所观察到的文件组织形式，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
二、基于索引结点的共享方式 三、利用符号链实现共享方式
§6.4 FAT和NTFS文件格式
FAT
§6.4 FAT和NTFS文件格式
NTFS
分区引导扇区：卷的基本信息、文件系统结构、引导程序
系统文件区：大小1MB，包括MFT2、日志文件、簇的位映像、属性定义表 主文件表（MFT）：一个关系表，一行记录一个文件或文件夹信息
第六章 文件管理
§6.1 文件和文件系统 §6.2 文件组织结构与存取方法 §6.3 文件目录管理 §6.4 文件共享 §6.5 FAT与NTFS文件管理
§6.1 文件和文件系统
一、文件、记录和数据项
• 数据项：
用于描述对象的某种属性的字符集合。是数据组织里可以命名的 最小逻辑数据单位。