中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)[3]

1、第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)3第七章第七章 文文 件件 管管 理理 7.1 7.1 文件和文件系統(tǒng)文件和文件系統(tǒng) 7.2 7.2 文件的邏輯結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu) 7.3 7.3 文件目錄文件目錄7.4 7.4 文件共享文件共享第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.1 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，用于描述一個對象在某方面的屬性。一個記錄應(yīng)包含哪些數(shù)據(jù)項(xiàng)，取決于需要描述對象的哪個方面。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

2、件名的一組相關(guān)元素的集合.第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.1.2 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 按用途分類：系統(tǒng)文件、用戶文件、庫文件2. 文件類型文件類型 按文件中數(shù)據(jù)的形式分類：源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件按存取控制屬性分類：只執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫文件按組織形式和處理方式分類：普通文件、目錄文件、特殊文件第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.1.3 文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)對象及其屬性文件、目錄、磁盤存儲空間對對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：對文件存儲空間的管理、對文件目錄的管理、對

3、文件讀和寫的管理、對文件的共享與保護(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、程序接口第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)3創(chuàng)建文件。 (2) 刪除文件。 (3) 讀文件。 (4) 寫文件。 (5) 設(shè)置文件的讀/寫位置7.1.4 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“打開打開”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七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)32. 文件的文件的“打開打開”和和“關(guān)閉關(guān)閉”操作操作 所謂“打開”，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)存打開文件表的

4、一個表目中，并將該表目的編號(或稱為索引)返回給用戶。以后， 當(dāng)用戶再要求對該文件進(jìn)行相應(yīng)的操作時，便可利用系統(tǒng)所返回的索引號向系統(tǒng)提出操作請求。系統(tǒng)這時便可直接利用該索引號到打開文件表中去查找，從而避免了對該文件的再次檢索。如果用戶已不再需要對該文件實(shí)施相應(yīng)的操作時，可利用“關(guān)閉”(close)系統(tǒng)調(diào)用來關(guān)閉此文件，OS將會把該文件從打開文件表中的表目上刪除掉。 7.1.4 文件操作文件操作第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.2 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)( Structure) 用戶所觀察到的文件組織形式，

5、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)，又稱為文件的存儲結(jié)構(gòu) 文件在外存上的一種存儲組織形式，是用戶不能看見的。第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.2.1 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。 按文件是否有結(jié)構(gòu)分類按文件是否有結(jié)構(gòu)分類有結(jié)構(gòu)文件 在記錄式文件中，每個記錄都用于描述實(shí)體集合的一個實(shí)體，各記錄有著相同或不同數(shù)目的數(shù)據(jù)項(xiàng)。分為定長記錄、變長記錄。2) 無結(jié)構(gòu)文件 系統(tǒng)中運(yùn)行的源程序、可執(zhí)行文件、庫函數(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七章

6、文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.2.2 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)。記錄按存入時間的先后排列，各記錄之間的順序與關(guān)鍵字無關(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)用場合，是在對諸記錄進(jìn)行批量存??；不適用于交互應(yīng)用的場合；如果想增加或刪除一個記錄， 都比較困難。第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.2.3 記錄尋址記錄尋址R0R1R2R3RiLLLLLL2L3L4LL(i 1)LRptr(a) 定長記錄文件L0R0L

7、1R1RiWptr(b) 變 長記錄文件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 通過文件中記錄的位置、利用關(guān)鍵字第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.2.4 索引文件索引文件(Index File) 索引號0長度 m指針 ptrm01m1imi索引表R0R1Ri邏輯文件1. 按關(guān)鍵字建立索引按關(guān)鍵字建立索引第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.2.5 索引順序文件索引順序文件(Index Sequential File) 鍵An QiBao RongChen Lin邏輯

8、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 第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.2.6 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，在于用什么方法進(jìn)行從記錄值到物理地址的轉(zhuǎn)換。 第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)32. 哈希哈希(Hash)文件文件 fHash函數(shù)目錄

9、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。第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.3 文文 件件 目目 錄錄 對目錄管理的要求如下：實(shí)現(xiàn)“按名存取”。 (2) 提高對目錄的檢索速度。 (3) 文件共享。 (4) 允許文件重名。 系統(tǒng)通過文件目錄來組織文件。文件目錄用于標(biāo)識系統(tǒng)中的文件及其物理地址，供檢索時使用。第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.3.1 文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn) 文件控制塊文件控制塊FCB( Block) FCB是OS用來描述和控制文件的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?；拘畔?/p>

10、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與文件一一對應(yīng)，F(xiàn)CB的有序集合被稱作文件目錄，每個文件控制塊被稱為目錄項(xiàng)。第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)32. 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目錄項(xiàng)僅由文件名和指向該文件所對應(yīng)的i結(jié)點(diǎn)。文件名索引結(jié)點(diǎn)編號文件名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目錄文件每個文件建立兩個索引：(1)磁盤索引結(jié)點(diǎn)(2)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)第七章 文件管理 中

11、國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.3.2 簡單的文件目錄簡單的文件目錄1. 單級目錄結(jié)構(gòu)單級目錄結(jié)構(gòu) 文件名擴(kuò)展名文件長度物理地址文件類型文件說明狀態(tài)位文件名1文件名2l 單級目錄的優(yōu)點(diǎn)：簡單且能實(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 整個文件系統(tǒng)中只建立一張目錄表。第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)32. 兩級文件目錄兩級文件目錄 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BetaDeviceMisxBeta

12、DeviceMisx7.3.2 簡單的文件目錄簡單的文件目錄 每個用戶建立一個用戶文件目錄UFD(User ), 系統(tǒng)建立一個主文件目錄MFD(Master ). 第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)3ABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a897.3.3 樹形結(jié)構(gòu)目錄樹形結(jié)構(gòu)目錄路徑名 當(dāng)前目錄 相對路徑名，絕對路徑名第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.3.4 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 第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)

13、操作系統(tǒng)32. 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) 第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.4 文文 件件 共共 享享AABBBBBCCCCC根目錄?CCC7.4.1 基于有向無循環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享基于有向無循環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享1. 有向無循環(huán)圖有向無循環(huán)圖DAG(Directed Acyclic Graph)第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)3Wang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 基于有向無循環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享基于有向無循環(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)第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)3C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 基于有向無循環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享基于有向無循環(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)第七章 文件管理 中國計量大學(xué)計算機(jī)操作系統(tǒng)37.4.2 利用符號鏈實(shí)現(xiàn)文件共享