第27講文件管理之目錄管理

1、第二十七講 文件管理之目錄管理1引言1.1概述為什么引入文件目錄？實現(xiàn)對文件的按名存取，就要求每個文件必須有一個文件名和文件對應(yīng)；一般用戶文件 的文件名由用戶指定，系統(tǒng)文件和特殊文件的文件名由系統(tǒng)指定。為了準確迅速的由文件名檢索到文件物理塊，我們把文件名及其結(jié)構(gòu)信息等按一定的組 織結(jié)構(gòu)排列，用來方便文件檢索。這里。我們把文件名和對該文件實施控制管理的控制管理信息稱為該文件的文件說明。 并把一個文件說明按一定的邏輯結(jié)構(gòu)存放到物理存儲塊的一個表目中。這樣，就利用文件說 明信息，可以對文件進行創(chuàng)建、檢索、維護等管理。我們把一個文件的文件說明信息稱為文 件的目錄（文件說明有時也叫文件控制塊）。對文件目

2、錄的管理就是對文件說明信息的管理。 總z,現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中，存儲大量文件，為了對文件進行有效管理，引入了文件目錄，通 過文件kl錄對文件進行管理。1.2什么是文件目錄？目錄是山文件說明索引組成的用于文件檢索的特殊文件。文件h錄的內(nèi)容主要是文件訪問的控制信息（不包括文件內(nèi)容）。它是一張記錄所有文件名及其存放地址、文件的說明和控制信息的表格。每個文件有一個文件的目錄項。文件1=1錄也是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于標識文件及其物理地址，對bl錄管理要求如下： 實現(xiàn)“按名存取”、提高對目錄的檢索速度、文件共享、允許文件重名2文件控制塊和索引節(jié)點 文件說明信息2. 1什么是文件控制塊？1文件控制塊（fcb ）是用

3、于描述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。存放了文件的有關(guān)說明信息，是文 件存在的標志。2 fcb中的信息：> 基本信息類：文件名、文件長度、類型、屬性文件物理位置> 存取控制信息類：文件存取權(quán)限、用戶名、口令、共享計數(shù)> 使用信息類：文件的建立日期、最后修改日期、保存期限、最后訪問日期，3說明：文件與文件控制塊一一對應(yīng)，而人們把文件控制塊的有序集合稱為文件目錄，即一 個文件控制塊就是一個文件h錄項。通常一個文件廿錄也被看作是一個文件，稱為h錄文件。 4下面是ms-dos的文件控制塊：文擴屬備時日第盤件展-塊名名性用間期塊 號數(shù)2.2索引節(jié)點2.2.1索引節(jié)點引入什么是索引節(jié)點為什么引入它

4、？文件目錄通常是存放在磁盤上的，當文件很多吋，文件目錄要占用大量的盤塊。在檢索 目錄文件的時候，需要將忖錄調(diào)入內(nèi)存后比錢文件名，但是只用到文件名，而不需耍其它那些對文件的描述信息，顯然，h錄中有許多信息不需要調(diào)入內(nèi)存。所以便把文件名與文件信 息分開，使文件描述信息單獨形成一個索引結(jié)點。索引結(jié)點的引入，便于快速檢索文件目錄！unix文件目錄如下圖：文件名索引結(jié)點編號文件名1文件名22.2.2磁盤索引結(jié)點存放在磁盤上的索引節(jié)點，每個文件有唯一的一個磁盤索引節(jié)點。包括以下內(nèi)容：主標識、類型、存取權(quán)限、物理地址、長度、連接計數(shù)、存取時間2.2.3內(nèi)存索引結(jié)點放在內(nèi)存屮的索引結(jié)點。當文件被打開后，將磁盤

5、索引結(jié)點拷貝到內(nèi)存索引結(jié)點屮。比 磁盤索引結(jié)點又增加了以下內(nèi)容：索引結(jié)點編號、狀態(tài)、訪問計數(shù)、邏輯設(shè)備號、鏈接指針3目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)的組織，關(guān)系到文件系統(tǒng)的存取速度，也關(guān)系到文件的共享性和安全性。兇此, 要組織好文件的目錄。目錄結(jié)構(gòu)形式有單級目錄、兩級目錄和多級目錄。3. 1 單級目錄結(jié)構(gòu) single-level directory概念：整個文件系統(tǒng)中只建立一張目錄表，每個文件一個目錄項，目錄項含有文件相關(guān)信息。 單級目錄如圖：directorycatboatestdatamailconthexrecordsfiles文件名物理地址文件說明狀態(tài)位文件名1文件名2單級目錄結(jié)構(gòu)圖:操作：每建立-

6、個新文件要先檢索所有的目錄項保證文件名唯一。然后找出一空白目錄項填 入和關(guān)信息，并修改狀態(tài)位。刪除文件是找到對應(yīng)目錄項，冋收所占用空間，淸除該目錄。優(yōu)點:簡單，易實現(xiàn)按名存取缺點:限制了用戶對文件的命名（即易重名） 文件平均檢索時間長（查找速度慢） 不便于實現(xiàn)文件共享只適川于單川八環(huán)境3. 2 兩級目錄 two-level directory原理：在整個系統(tǒng)中建立兩級目錄：> 為每個用戶建立一個單獨的用戶文件口錄（ufd）> 系統(tǒng)為所有用戶建立一個主文件目錄（mfd）其中包括用戶名和指向該用戶目錄文件的 指針。如圖:兩級目錄結(jié)構(gòu)圖:優(yōu)點：提高了檢索目錄的速度；不同用八目錄中可重名；

7、不同用八可用不同文件名來訪問系統(tǒng) 中一共享文件缺點：限制了各川戶對文件的共享，增加了系統(tǒng)開銷，缺乏靈活性，無法反映真實世界復(fù)雜的 文件結(jié)構(gòu)形式。3. 2 多級目錄/樹興目錄 tree-structured directories在兩級11錄屮若允許川戶建立自己的子目錄，則形成3級或多級【錄結(jié)構(gòu)（即樹型11錄結(jié)構(gòu)）路徑名：訪問數(shù)據(jù)文件的一條路徑，絕對路徑、相對路徑當前目錄操作：增加和刪除目錄優(yōu)點：層次結(jié)構(gòu)清晰，實現(xiàn)分組，便于管理和保護；解決重名問題；查找速度加快缺點查找一個文件按路徑名逐層檢杳，rti于每個文件都放在外存，多次訪盤影響速度一些概念：目錄的上下級關(guān)系：當前目錄(current di

8、rectory, working directory) 父目錄(parent directory)、子目錄(subd i rectory)、根目錄(root d i rectory)等；路徑(path)：每個目錄或文件，可以由根目錄開始依次經(jīng)由的各級目錄名，加上最終的目錄 名或文件名來表示4目錄查詢技術(shù)基本過程：當川戶要訪問一個已存文件時，系統(tǒng)首先利川川戶提供的文件名對目錄進行查詢, 找出該文件控制塊或?qū)?yīng)索引結(jié)點；然后根據(jù)fcb或索引結(jié)點屮所記錄的文件物理地址，換 算出文件在磁盤上的物理位置；繪后通過磁盤駁動程序，將所需文件讀入內(nèi)存。目前對目錄進行查詢的方式有兩種:4. 1線性檢索法基本過程

9、：又叫順序檢索法。在單-級目錄中，利用用戶提供的文件名，用順序查找法直接從 文件h錄中找到指名文件的h錄項。在樹型h錄中，用戶捉供的文件名是由多個文件分量名 組成的路徑名，此時需對多級h錄進行查找。查找/usr/ast/mbox的步驟 如圖11 4bin7dev14lib9etc6usr8tmp根目錄在結(jié)點6中査找usr字段結(jié)點6是61 19dick30erik51jim26ast45bal132號盤塊是 /usr的目錄結(jié)點26是 /usr/ast的目錄266 64grants92books60mbox81minik17src496號盤塊是/usr/ast的目錄4. 2 hash 方法基本過程：前面介紹了 ibsh文件。如果我們建立了一張ibsh索引文件h錄，便可利jij hash 方法進行查詢，即系統(tǒng)利用川戶捉供的文件名并將它變換為文件廿錄的索引值，再利用該索 引值到目錄中去查找，將顯著的提高檢索速度。注意：對于使用通配符*, ?的文件名系統(tǒng)無法利用hash法檢索目錄，還是需用線性查找法。 沖突：在進行文