計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第四版湯小丹梁紅兵哲鳳屏PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第四版湯小丹梁紅兵哲計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第四版湯小丹梁紅兵哲鳳屏鳳屏7.1 文件和文件系統(tǒng)文件和文件系統(tǒng) 7.1.1 數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄和文件數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄和文件 數(shù)據(jù)項(xiàng)是最低級(jí)的數(shù)據(jù)組織形式；記錄是一組相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合，用于描述一個(gè)對(duì)象在某方面的屬性。一個(gè)記錄應(yīng)包含哪些數(shù)據(jù)項(xiàng)，取決于需要描述對(duì)象的哪個(gè)方面。文件記錄1記錄2記錄n數(shù)據(jù)項(xiàng)1數(shù)據(jù)項(xiàng)2數(shù)據(jù)項(xiàng)nu文件是指由創(chuàng)建者所定義的、具有文件名的一組相關(guān)元素的集合.第1頁(yè)/共26頁(yè)7.1.2 文件名和文件類型文件名和文件類型1. 文件名和擴(kuò)展名文件名和擴(kuò)展名 1)按用途分類：系統(tǒng)文件、用戶文件、庫(kù)文件2. 文件類型文件類型 2)按文件中數(shù)

2、據(jù)的形式分類：源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件3)按存取控制屬性分類：只執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫(xiě)文件4)按組織形式和處理方式分類：普通文件、目錄文件、特殊文件第2頁(yè)/共26頁(yè)7.1.3 文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1)對(duì)象及其屬性文件、目錄、磁盤(pán)存儲(chǔ)空間2)對(duì)對(duì)象操縱和管理的軟件集合 文件管理系統(tǒng)的核心部分，包括：對(duì)文件存儲(chǔ)空間的管理、對(duì)文件目錄的管理、對(duì)文件讀和寫(xiě)的管理、對(duì)文件的共享與保護(hù)、將文件的邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址。3) 文件系統(tǒng)的接口命令接口、程序接口第3頁(yè)/共26頁(yè)(1)創(chuàng)建文件。 (2) 刪除文件。 (3) 讀文件。 (4) 寫(xiě)文件。 (5) 設(shè)置文件的讀/寫(xiě)位置7.1.4

3、文件操作文件操作1. 最基本的文件操作最基本的文件操作2. 文件的文件的“打開(kāi)打開(kāi)”和和“關(guān)閉關(guān)閉”操作操作3. 其它文件操作其它文件操作第4頁(yè)/共26頁(yè)2. 文件的文件的“打開(kāi)打開(kāi)”和和“關(guān)閉關(guān)閉”操作操作 所謂“打開(kāi)”，是指系統(tǒng)將指名文件的屬性(包括該文件在外存上的物理位置)從外存拷貝到內(nèi)存打開(kāi)文件表的一個(gè)表目中，并將該表目的編號(hào)(或稱為索引)返回給用戶。以后， 當(dāng)用戶再要求對(duì)該文件進(jìn)行相應(yīng)的操作時(shí)，便可利用系統(tǒng)所返回的索引號(hào)向系統(tǒng)提出操作請(qǐng)求。系統(tǒng)這時(shí)便可直接利用該索引號(hào)到打開(kāi)文件表中去查找，從而避免了對(duì)該文件的再次檢索。如果用戶已不再需要對(duì)該文件實(shí)施相應(yīng)的操作時(shí)，可利用“關(guān)閉”(clo

4、se)系統(tǒng)調(diào)用來(lái)關(guān)閉此文件，OS將會(huì)把該文件從打開(kāi)文件表中的表目上刪除掉。 7.1.4 文件操作文件操作第5頁(yè)/共26頁(yè)7.2 文件的邏輯結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu) 在系統(tǒng)中的所有文件存在兩種形式的文件結(jié)構(gòu)： (1) 文件的邏輯結(jié)構(gòu)(File Logical Structure) 用戶所觀察到的文件組織形式，即文件由一系列的邏輯記錄組成的，是用戶可直接處理的數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)。又稱為文件組織。 (2) 文件的物理結(jié)構(gòu)，又稱為文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 文件在外存上的一種存儲(chǔ)組織形式，是用戶不能看見(jiàn)的。第6頁(yè)/共26頁(yè)7.2.1 文件邏輯結(jié)構(gòu)的類型文件邏輯結(jié)構(gòu)的類型 順序文件、 索引文件、 索引順序文件。 1. 按文件是否

5、有結(jié)構(gòu)分類按文件是否有結(jié)構(gòu)分類1)有結(jié)構(gòu)文件 在記錄式文件中，每個(gè)記錄都用于描述實(shí)體集合的一個(gè)實(shí)體，各記錄有著相同或不同數(shù)目的數(shù)據(jù)項(xiàng)。分為定長(zhǎng)記錄、變長(zhǎng)記錄。2) 無(wú)結(jié)構(gòu)文件 系統(tǒng)中運(yùn)行的源程序、可執(zhí)行文件、庫(kù)函數(shù)等。即流文件。2. 按文件的組織方式分類按文件的組織方式分類第7頁(yè)/共26頁(yè)7.2.2 順序文件順序文件1. 順序文件的排列方式順序文件的排列方式 (1)串結(jié)構(gòu)。記錄按存入時(shí)間的先后排列，各記錄之間的順序與關(guān)鍵字無(wú)關(guān)。 (2)順序結(jié)構(gòu)。指文件中的所有記錄按關(guān)鍵字(詞)排列。由一系列記錄按某種順序排列所形成的文件。2. 順序文件的優(yōu)缺點(diǎn)順序文件的優(yōu)缺點(diǎn) 順序文件的最佳應(yīng)用場(chǎng)合，是在對(duì)諸

6、記錄進(jìn)行批量存取；不適用于交互應(yīng)用的場(chǎng)合；如果想增加或刪除一個(gè)記錄， 都比較困難。第8頁(yè)/共26頁(yè)7.2.3 記錄尋址記錄尋址R0R1R2R3RiLLLLLL2L3L4LL(i 1)LRptr(a) 定長(zhǎng)記錄文件L0R0L1R1RiWptr(b) 變 長(zhǎng)記錄文件Li00L0L0 1L1L0 L1 2Li(Lk 1)i1k0(Lk 1)ik01. 隱式尋址方式隱式尋址方式2. 顯式尋址方式顯式尋址方式 通過(guò)文件中記錄的位置、利用關(guān)鍵字第9頁(yè)/共26頁(yè)7.2.4 索引文件索引文件(Index File) 索引號(hào)0長(zhǎng)度 m指針 ptrm01m1imi索引表R0R1Ri邏輯文件1. 按關(guān)鍵字建立索引按

7、關(guān)鍵字建立索引第10頁(yè)/共26頁(yè)7.2.5 索引順序文件索引順序文件(Index Sequential File) 鍵An QiBao RongChen Lin邏輯地址姓 名An QiAn Kang其它屬性Bao Rong邏輯文件圖 6-5 索引順序文件 第11頁(yè)/共26頁(yè)7.2.6 直接文件和哈希文件直接文件和哈希文件 1. 直接文件直接文件 對(duì)于直接文件，則可根據(jù)給定的記錄鍵值，直接獲得指定記錄的物理地址。換言之，記錄鍵值本身就決定了記錄的物理地址。這種由記錄鍵值到記錄物理地址的轉(zhuǎn)換被稱為鍵值轉(zhuǎn)換(Key to address transformation)。組織直接文件的關(guān)鍵，在于用什么

8、方法進(jìn)行從記錄值到物理地址的轉(zhuǎn)換。 第12頁(yè)/共26頁(yè)2. 哈希哈希(Hash)文件文件 fHash函數(shù)目錄表鍵值7.2.6 直接文件和哈希文件直接文件和哈希文件 l 利用Hash函數(shù)（或稱散列函數(shù)）將關(guān)鍵字轉(zhuǎn)換為相應(yīng)記錄的地址。第13頁(yè)/共26頁(yè)7.3 文文 件件 目目 錄錄 對(duì)目錄管理的要求如下：(1)實(shí)現(xiàn)“按名存取”。 (2) 提高對(duì)目錄的檢索速度。 (3) 文件共享。 (4) 允許文件重名。 系統(tǒng)通過(guò)文件目錄來(lái)組織文件。文件目錄用于標(biāo)識(shí)系統(tǒng)中的文件及其物理地址，供檢索時(shí)使用。第14頁(yè)/共26頁(yè)7.3.1 文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn) 1.文件控制塊文件控制塊FCB(File

9、 Control Block) FCB是OS用來(lái)描述和控制文件的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(1)基本信息類 文件名 ； 文件物理位置 ； 文件邏輯結(jié)構(gòu) ； 文件的物理結(jié)構(gòu) (2) 存取控制信息類 (3) 使用信息類 FCB與文件一一對(duì)應(yīng)，F(xiàn)CB的有序集合被稱作文件目錄，每個(gè)文件控制塊被稱為目錄項(xiàng)。第15頁(yè)/共26頁(yè)2. 索引結(jié)點(diǎn)索引結(jié)點(diǎn) 檢索目錄文件只用到文件名，因此可將文件描述信息單獨(dú)形成一個(gè)稱為索引節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即i結(jié)點(diǎn)。在文件目錄中的每個(gè)目錄項(xiàng)僅由文件名和指向該文件所對(duì)應(yīng)的i結(jié)點(diǎn)。文件名索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)文件名1文件名27.3.1 文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn) UNIX目錄文件每個(gè)文件建立兩

10、個(gè)索引：(1)磁盤(pán)索引結(jié)點(diǎn)(2)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)第16頁(yè)/共26頁(yè)7.3.2 簡(jiǎn)單的文件目錄簡(jiǎn)單的文件目錄1. 單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄結(jié)構(gòu) 文件名擴(kuò)展名文件長(zhǎng)度物理地址文件類型文件說(shuō)明狀態(tài)位文件名1文件名2l 單級(jí)目錄的優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單且能實(shí)現(xiàn)按名存取。l 缺點(diǎn)：(1) 查找速度慢 ；(2) 不允許重名 (3) 不便于實(shí)現(xiàn)文件共享 整個(gè)文件系統(tǒng)中只建立一張目錄表。第17頁(yè)/共26頁(yè)2. 兩級(jí)文件目錄兩級(jí)文件目錄 用戶名WangZhangGao指向子目錄指針Wang用戶目錄AlphaTestAlphaTestReportTestZhang用戶目錄ReportTestGao用戶目錄BetaDeviceMisx

11、BetaDeviceMisx7.3.2 簡(jiǎn)單的文件目錄簡(jiǎn)單的文件目錄 每個(gè)用戶建立一個(gè)用戶文件目錄UFD(User File Directory), 系統(tǒng)建立一個(gè)主文件目錄MFD(Master File Directory). 第18頁(yè)/共26頁(yè)ABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a897.3.3 樹(shù)形結(jié)構(gòu)目錄樹(shù)形結(jié)構(gòu)目錄(1)路徑名 (2)當(dāng)前目錄 相對(duì)路徑名，絕對(duì)路徑名第19頁(yè)/共26頁(yè)7.3.4 目錄查詢技術(shù)目錄查詢技術(shù) 1. 線性檢索法線性檢索法 圖 7-12 查找/usr/ast/mbox的步驟 第20頁(yè)/共26

12、頁(yè)2. Hash方法方法 建立一張Hash索引文件目錄，利用Hash方法進(jìn)行查詢。即系統(tǒng)利用用戶提供的文件名，并將它轉(zhuǎn)換為文件目錄的索引值，再利用該索引值到目錄中去查找。7.3.4 目錄查詢技術(shù)目錄查詢技術(shù) 第21頁(yè)/共26頁(yè)7.4 文文 件件 共共 享享AABBBBBCCCCC根目錄?CCC7.4.1 基于有向無(wú)循環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享基于有向無(wú)循環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享1. 有向無(wú)循環(huán)圖有向無(wú)循環(huán)圖DAG(Directed Acyclic Graph)第22頁(yè)/共26頁(yè)Wang用戶文件目錄Test rLee用戶文件目錄Test rcount2文件物理地址索引結(jié)點(diǎn)Test7.4.1 基于有向無(wú)循環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享基于有向無(wú)循環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享2. 利用索引結(jié)點(diǎn)利用索引結(jié)點(diǎn)第23頁(yè)/共26頁(yè)C的目錄ownerccount1鏈接前C的目錄ownerccount2建立鏈接后B的目錄B的目錄ownerccount1擁有者刪除文件后7.4.1 基于有向無(wú)循環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享基于有向無(wú)循環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享2. 利用索引結(jié)點(diǎn)利用索引結(jié)點(diǎn)第24頁(yè)/共26頁(yè)7.4.2 利用符號(hào)鏈實(shí)現(xiàn)文件共享利用符號(hào)鏈實(shí)現(xiàn)文件共享 在利用符號(hào)鏈方式實(shí)現(xiàn)文件共享時(shí)