经典：第六章-文件管理
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– 变长记录：不易定位，只能顺序读取。
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R0 R1 R2 R3
Rptr Ri
…
0 L
L L
L
2L
L
3L
4L
L0 R0 L1 R1
Wptr
…
L
来自百度文库
Li
L (i+1)L
Ri
0
L0
L0+1
L1
L0+L1+2
i-1
¡KÆ=0 (Lk+1)
Li
i
¡KÆ=0 (Lk+1)
…
…
(a) 定长记录文件
(b)变长记录文件
二、无结构文件：流式文件
– 以字节为单位，利用读/写指针进行访问。
14
6.2.2 顺序文件
一、逻辑记录的排序
（1）按记录录入的时间排:串结构。 （2）按关键字排序：顺序结构。 后一种情况更有利于提高查询速度。如可用折半查找法等。
二、对顺序文件的读/写操作（图6.3)
– 定长记录顺序文件：例：顺序读 • 易于定位，甚至可随机读取。
– 记录 • 一组相关数据项的集合 • 关键字：能唯一地标识出记录的基本/组合数据 项
– 文件 • 具有文件名的一组相关信息的集合。
3
文件属性
• 文件类型
• 文件长度
• 文件物理位置
• 文件建立时间
文件
• ……
记录1 记录2
…
记录n
数据项1 数据项2 …
数据项n
图 6-1 文件、 记录和数据项之间的层次关系 4
教学重点：逻辑结构和物理组织、文件存储空间 的管理、目录管理、文件的共享和保护 教学难点：逻辑结构和物理组织，成组链接法
2
6.1文件和文件系统
6.1.1 文件、记录、数据项(说明包含关系)
– 数据项 • 基本数据项：可命名的最小逻辑单位/字段 • 组合数据项：由若干基本数据项组成 • 基本数据项的类型和数据
• 因磁头移动距离小，顺序访问容易且速度快.
• 例2：1000000个纪录：
– 一级索引：（100个纪录一组）：平价查找5050次 – 二级索引：平价查找50+50+50=150次
20
键 An Qi Bao Rong Chen Lin
逻辑地址
姓名 An Qi An Kang
其它属性
Bao Rong
…
图 6-5 索引顺序文件 逻辑文件 21
6.2.5 直接文件和哈希文件
17
6.2.3 索引文件
• 由变长记录组成的顺序文件不容易直接 存取，因此，为其建立一有序的索引表， 对索引采用折半查找，速度更快。
• 特点：提高了速度，增加了存储开销— —放索引文件。
• 增、删记录时，对索引表作相应的修改。
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索引号 0 1
长度 m
m0 m1
指针 ptr
…
i
mi
…
索引表
图 6-4 索引文件的组织
• 直接文件
– 键值转换：由记录键值到记录 物理地址的转换
• 哈希文件
– A=H(k）
• 是一种索引链接文件
Hash函数
f 键值
目录表
图 6-6 Hash文件的逻辑结构22
6.3外存分配方法（文件物理组织）
6.3.1 连续分配（磁带，磁盘都可采用）（顺序文件）
– 每个文件分配一组相邻盘块。
– 优点：
第六章 文件管理
6.1 文件和文件系统 6.2 文件的逻辑结构 6.3 外存分配方式 6.4 目录管理 6.5 文件存储空间的管理 6.6 文件共享与文件保护 6.7 数据一致性控制
1
教学目的与要求
• 理解文件和文件系统的概念 • 掌握文件的逻辑结构和物理组织 • 掌握文件存储空间的管理、目录管理 • 掌握文件的共享和保护
五、物理安排 • （1）顺序文件；数据（连续放） • （2）链接文件； • （3）索引文件；
六、文件与目录文件
6
文件系统模型
• 概念：文件和对文件进行操纵 和管理的软件集合。
– 三个层：文件(对象及属性)文 件操作文件访问接口
一、管理的对象及属性
（1）文件
（2）目录：例：目录项
• 用于方便用户（提供文件逻 辑名来访问文件）和提高文 件存取速度。
6.1.2 文件类型和文件系统模型
• 类型
一、按用途分类： • 系统文件，用户文件，库文件。 • （用户对以上三者的访问权限不同）
二、按文件中的数据形式分类 • 源，目标，可执行。
三、存取控制 • E，R，R/W
5
6.1.2 文件类型和文件系统模型
• 类型
四、逻辑结构 • （1）有结构（记录式） • （2）无结构（流式）
（3）物理存贮空间的管理，好坏 将影响访问速度。
图 6-2 文件系统模型
7
文件系统模型
二、对对象操纵和管理的软件集合：
（1）逻辑文件系统：受命write(record of 文件，buf) －>write(逻辑号，buf)
（2）基本I/O管理：write(逻辑号， buf) （3）基本文件系统：向driver发令，(buf具体物理
盘块号) （4）I/O控制层：driver
三、文件系统接口
– 命令接口：例如copy命令 – 程序接口：
11
6.1.3 文件操作
一、对记录操作——类似数据库 二、对文件操作：
– 创fopen/删/读fread/写fwrite/截断（清空） /拔指针fseek
三、打开关闭操作
– 打开：将文件的属性从外存拷贝到内存打开文 件表的一个表目中，并将该表目的编号fd（索 引)返回给用户
…
…
R0 R1 Ri
逻辑文件
19
6.2.4 索引顺序文件
• 将顺序文件中若干记录分为一组，每组的第一 项在索引表中占一项。
• 速度： • 例1：10000个记录，顺序文件：5000次查找
查到。
– 索引顺序文件，设100个记录一组，索引表的找法设 为顺序法的情况下，则平价查找次数为50+50=100。
图 6-3 定长和变长记录文件
16
6.2.2 顺序文件
三、优/劣：
– 批处理时效率是所有逻辑文件中最高的。 – 可存在于磁带上。 – 交互应用时“效率低”（如要查找单个记录），尤其
是对变长记录的顺序文件。 – 增加、删除记录涉及到排序问题，开销大。
• 事务文件(log），用于存放将更新到主文件的记录。
四、其它
– 更名、更改属性…
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6.2 文件逻辑结构
• 概念：用户所能观察和访问到的文件的数 据结构组织，独立于物理特性，容易检索 和修改。
• 无论是逻辑还是物理结构，都会影响到文 件的检索速度
13
6.2.1 逻辑结构类型
一、有结构文件：记录式文件
a类： （1）定长记录 （2）变长记录
b类： （1）顺序文件：通常是定长记录，（为何，因变长 采用此方式查询速度慢） （2）索引文件： （3）索引顺序文件：顺序组织多个组，每组记录中 的第一个记录设置一索引项。
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R0 R1 R2 R3
Rptr Ri
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0 L
L L
L
2L
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3L
4L
L0 R0 L1 R1
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L
来自百度文库
Li
L (i+1)L
Ri
0
L0
L0+1
L1
L0+L1+2
i-1
¡KÆ=0 (Lk+1)
Li
i
¡KÆ=0 (Lk+1)
…
…
(a) 定长记录文件
(b)变长记录文件
二、无结构文件：流式文件
– 以字节为单位，利用读/写指针进行访问。
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6.2.2 顺序文件
一、逻辑记录的排序
（1）按记录录入的时间排:串结构。 （2）按关键字排序：顺序结构。 后一种情况更有利于提高查询速度。如可用折半查找法等。
二、对顺序文件的读/写操作（图6.3)
– 定长记录顺序文件：例：顺序读 • 易于定位，甚至可随机读取。
– 记录 • 一组相关数据项的集合 • 关键字：能唯一地标识出记录的基本/组合数据 项
– 文件 • 具有文件名的一组相关信息的集合。
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文件属性
• 文件类型
• 文件长度
• 文件物理位置
• 文件建立时间
文件
• ……
记录1 记录2
…
记录n
数据项1 数据项2 …
数据项n
图 6-1 文件、 记录和数据项之间的层次关系 4
教学重点：逻辑结构和物理组织、文件存储空间 的管理、目录管理、文件的共享和保护 教学难点：逻辑结构和物理组织，成组链接法
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6.1文件和文件系统
6.1.1 文件、记录、数据项(说明包含关系)
– 数据项 • 基本数据项：可命名的最小逻辑单位/字段 • 组合数据项：由若干基本数据项组成 • 基本数据项的类型和数据
• 因磁头移动距离小，顺序访问容易且速度快.
• 例2：1000000个纪录：
– 一级索引：（100个纪录一组）：平价查找5050次 – 二级索引：平价查找50+50+50=150次
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键 An Qi Bao Rong Chen Lin
逻辑地址
姓名 An Qi An Kang
其它属性
Bao Rong
…
图 6-5 索引顺序文件 逻辑文件 21
6.2.5 直接文件和哈希文件
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6.2.3 索引文件
• 由变长记录组成的顺序文件不容易直接 存取，因此，为其建立一有序的索引表， 对索引采用折半查找，速度更快。
• 特点：提高了速度，增加了存储开销— —放索引文件。
• 增、删记录时，对索引表作相应的修改。
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索引号 0 1
长度 m
m0 m1
指针 ptr
…
i
mi
…
索引表
图 6-4 索引文件的组织
• 直接文件
– 键值转换：由记录键值到记录 物理地址的转换
• 哈希文件
– A=H(k）
• 是一种索引链接文件
Hash函数
f 键值
目录表
图 6-6 Hash文件的逻辑结构22
6.3外存分配方法（文件物理组织）
6.3.1 连续分配（磁带，磁盘都可采用）（顺序文件）
– 每个文件分配一组相邻盘块。
– 优点：
第六章 文件管理
6.1 文件和文件系统 6.2 文件的逻辑结构 6.3 外存分配方式 6.4 目录管理 6.5 文件存储空间的管理 6.6 文件共享与文件保护 6.7 数据一致性控制
1
教学目的与要求
• 理解文件和文件系统的概念 • 掌握文件的逻辑结构和物理组织 • 掌握文件存储空间的管理、目录管理 • 掌握文件的共享和保护
五、物理安排 • （1）顺序文件；数据（连续放） • （2）链接文件； • （3）索引文件；
六、文件与目录文件
6
文件系统模型
• 概念：文件和对文件进行操纵 和管理的软件集合。
– 三个层：文件(对象及属性)文 件操作文件访问接口
一、管理的对象及属性
（1）文件
（2）目录：例：目录项
• 用于方便用户（提供文件逻 辑名来访问文件）和提高文 件存取速度。
6.1.2 文件类型和文件系统模型
• 类型
一、按用途分类： • 系统文件，用户文件，库文件。 • （用户对以上三者的访问权限不同）
二、按文件中的数据形式分类 • 源，目标，可执行。
三、存取控制 • E，R，R/W
5
6.1.2 文件类型和文件系统模型
• 类型
四、逻辑结构 • （1）有结构（记录式） • （2）无结构（流式）
（3）物理存贮空间的管理，好坏 将影响访问速度。
图 6-2 文件系统模型
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文件系统模型
二、对对象操纵和管理的软件集合：
（1）逻辑文件系统：受命write(record of 文件，buf) －>write(逻辑号，buf)
（2）基本I/O管理：write(逻辑号， buf) （3）基本文件系统：向driver发令，(buf具体物理
盘块号) （4）I/O控制层：driver
三、文件系统接口
– 命令接口：例如copy命令 – 程序接口：
11
6.1.3 文件操作
一、对记录操作——类似数据库 二、对文件操作：
– 创fopen/删/读fread/写fwrite/截断（清空） /拔指针fseek
三、打开关闭操作
– 打开：将文件的属性从外存拷贝到内存打开文 件表的一个表目中，并将该表目的编号fd（索 引)返回给用户
…
…
R0 R1 Ri
逻辑文件
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6.2.4 索引顺序文件
• 将顺序文件中若干记录分为一组，每组的第一 项在索引表中占一项。
• 速度： • 例1：10000个记录，顺序文件：5000次查找
查到。
– 索引顺序文件，设100个记录一组，索引表的找法设 为顺序法的情况下，则平价查找次数为50+50=100。
图 6-3 定长和变长记录文件
16
6.2.2 顺序文件
三、优/劣：
– 批处理时效率是所有逻辑文件中最高的。 – 可存在于磁带上。 – 交互应用时“效率低”（如要查找单个记录），尤其
是对变长记录的顺序文件。 – 增加、删除记录涉及到排序问题，开销大。
• 事务文件(log），用于存放将更新到主文件的记录。
四、其它
– 更名、更改属性…
12
6.2 文件逻辑结构
• 概念：用户所能观察和访问到的文件的数 据结构组织，独立于物理特性，容易检索 和修改。
• 无论是逻辑还是物理结构，都会影响到文 件的检索速度
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6.2.1 逻辑结构类型
一、有结构文件：记录式文件
a类： （1）定长记录 （2）变长记录
b类： （1）顺序文件：通常是定长记录，（为何，因变长 采用此方式查询速度慢） （2）索引文件： （3）索引顺序文件：顺序组织多个组，每组记录中 的第一个记录设置一索引项。