北方工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 第14講--文件系統(tǒng)

1、1第六章第六章 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)6.1 文件系統(tǒng)的概念文件系統(tǒng)的概念6.2 文件的邏輯結(jié)構(gòu)與存取方法文件的邏輯結(jié)構(gòu)與存取方法6.3 文件的物理結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)設(shè)備文件的物理結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)設(shè)備6.4 文件存儲(chǔ)空間管理文件存儲(chǔ)空間管理6.5 文件目錄管理文件目錄管理6.6 文件存取控制文件存取控制6.7 文件的使用文件的使用26.5 文件目錄管理6.5.1 文件的組成文件的組成6.5.2 文件目錄文件目錄6.5.3 便于共享的文件目錄便于共享的文件目錄6.5.4 目錄管理目錄管理36.5.1 文件的組成文件的組成文件體文件本身信息，可能是記錄式文件或字符流式文件文件說(shuō)明也稱(chēng)文件控制塊(FCB)文件控制塊(F

2、CB)包含文件名、與文件名相對(duì)應(yīng)的文件內(nèi)部標(biāo)識(shí)、文件在存儲(chǔ)設(shè)備上第一個(gè)物理塊的地址等信息另外還可能包含關(guān)于文件邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、存取控制和管理等信息。46.5.2 文件目錄文件目錄把所有的FCB組織在一起，就構(gòu)成了文件目錄，即文件控制塊的有序集合目錄項(xiàng)構(gòu)成文件目錄的項(xiàng)目（目錄項(xiàng)就是FCB） 目錄文件為了實(shí)現(xiàn)對(duì)文件目錄的管理，通常將文件目錄以文件的形式保存在外存，這個(gè)文件就叫目錄文件5目錄管理文件目錄管理是對(duì)文件說(shuō)明信息的管理主要任務(wù)存儲(chǔ)空間的有效利用快速搜索文件命名沖突文件共享6文件目錄結(jié)構(gòu)（1）單級(jí)目錄為所有文件建立一個(gè)目錄文件（組成一線(xiàn)性表）優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)：限制了用戶(hù)對(duì)文件的命名

3、文件平均檢索時(shí)間長(zhǎng)限制了對(duì)文件的共享7文件目錄結(jié)構(gòu)（2）二級(jí)目錄為改變一級(jí)目錄中文件命名沖突，并提高對(duì)目錄文件檢索速度而提出目錄分為兩級(jí)第一級(jí)為主文件目錄，給出用戶(hù)名、用戶(hù)文件目錄所在的物理位置；第二級(jí)為用戶(hù)文件目錄，給出該用戶(hù)所有文件的FCB。8用戶(hù)名用戶(hù)名 目錄大小目錄大小 目錄始址目錄始址 Wang Li 主目錄MFD文件名文件名 文件屬性文件屬性 文件始址文件始址A.CEditor Wang的UFD文件名文件名 文件屬性文件屬性 文件始址文件始址A.CEditor Li的UFD9文件目錄結(jié)構(gòu)（2）二級(jí)目錄優(yōu)點(diǎn)解決了文件的重名問(wèn)題和文件共享問(wèn)題查找時(shí)間降低二級(jí)目錄缺點(diǎn)增加了系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)10文

4、件目錄結(jié)構(gòu)（3）多級(jí)目錄把二級(jí)目錄的層次關(guān)系加以推廣，形成了多級(jí)目錄每一級(jí)都存放的是下一級(jí)目錄或文件的說(shuō)明信息最高層為根目錄11多級(jí)目錄目錄文件數(shù)據(jù)文件12文件目錄結(jié)構(gòu)（3）多級(jí)目錄優(yōu)點(diǎn)層次結(jié)構(gòu)清晰，便于管理和保護(hù)解決了重名問(wèn)題查找速度快多級(jí)目錄缺點(diǎn)查找一個(gè)文件按路徑名逐層檢查，由于每個(gè)文件都放在外存，多次訪(fǎng)盤(pán)影響速度136.5.3 便于共享的文件目錄文件共享對(duì)于公用文件，如果每個(gè)用戶(hù)都在文件系統(tǒng)內(nèi)保留一個(gè)文件副本，浪費(fèi)存儲(chǔ)空間建議只保留一個(gè)文件副本，每個(gè)共享用戶(hù)以自己的文件名取訪(fǎng)問(wèn)文件共享的方法繞道法鏈接法基本文件目錄表（BFD）14繞道法特點(diǎn)每個(gè)用戶(hù)處在當(dāng)前目錄下工作用戶(hù)對(duì)所有文件的訪(fǎng)問(wèn)都

5、是相對(duì)于當(dāng)前目錄需要指定共享文件的邏輯位置方法用戶(hù)從當(dāng)前目錄出發(fā)，向上返回到與共享文件所在路徑的交叉點(diǎn)，再順序向下訪(fǎng)問(wèn)到共享文件優(yōu)缺點(diǎn)需要繞彎路訪(fǎng)問(wèn)多級(jí)目錄，搜索效率不高需要指定共享文件的邏輯位置15鏈接法特點(diǎn)在相應(yīng)目錄之間進(jìn)行鏈接方法將一個(gè)目錄中的鏈指針直接指向共享文件所在目錄優(yōu)缺點(diǎn)仍需要指定共享文件和被鏈接的目錄16基本文件目錄表（BFD）將文件目錄內(nèi)容分為兩部分基本文件目錄表符號(hào)文件目錄表基本文件目錄表（BFD）標(biāo)識(shí)符物理塊號(hào)符號(hào)文件目錄表（SFD）符號(hào)名（文件名或用戶(hù)名）標(biāo)識(shí)符 P215例圖 176.5.4 目錄管理耗費(fèi)時(shí)間的方法由文件說(shuō)明信息和目錄管理說(shuō)明信息組成目錄文件存取一個(gè)文件

6、需要訪(fǎng)問(wèn)多級(jí)目錄訪(fǎng)問(wèn)每級(jí)目錄都需要到文件存儲(chǔ)設(shè)備上搜索耗費(fèi)空間的方法把所有的目錄文件讀入內(nèi)存在內(nèi)存完成各級(jí)目錄的搜索折中的方法把當(dāng)前正在使用的那些文件的目錄表目復(fù)制到內(nèi)存18打開(kāi)文件打開(kāi)文件把存儲(chǔ)設(shè)備上有關(guān)的目錄文件復(fù)制到內(nèi)存關(guān)閉文件當(dāng)用戶(hù)不再訪(fǎng)問(wèn)時(shí)刪除有關(guān)目錄文件的內(nèi)存副本按BDF和SDF方式排列的多級(jí)文件目錄下打開(kāi)文件的方式（1）把主目錄MFD中與待打開(kāi)文件相聯(lián)系的有關(guān)表目復(fù)制到內(nèi)存（例如用戶(hù)名和標(biāo)識(shí)符）（2）復(fù)制該標(biāo)識(shí)符所指明的基本文件目錄表BDF的有關(guān)表目（標(biāo)識(shí)符和物理塊號(hào)）（3）根據(jù)(2)所得物理塊號(hào)讀說(shuō)明信息，如果包含待打開(kāi)文件名，則進(jìn)入(3)；否則重復(fù)(2)（4）根據(jù)(3)所得文

7、件名和標(biāo)識(shí)符，把相應(yīng)BDF表目復(fù)制到內(nèi)存。于是待打開(kāi)文件的說(shuō)明信息就已復(fù)制到了內(nèi)存。19活動(dòng)文件經(jīng)過(guò)上頁(yè)四個(gè)步驟的文件為打開(kāi)的文件，或者活動(dòng)文件?；顒?dòng)名字表內(nèi)存中存放活動(dòng)文件的SFD表目的表每個(gè)用戶(hù)一張活動(dòng)名字表活動(dòng)文件表內(nèi)存中存放活動(dòng)文件的BFD表目的表整個(gè)系統(tǒng)一張活動(dòng)文件表206.6 文件存取控制文件的共享不同的用戶(hù)共同使用一個(gè)文件文件的保護(hù)文件本身需要防止所有者或其他用戶(hù)破壞文件內(nèi)容文件的保密未經(jīng)所有者許可，任何用戶(hù)不得訪(fǎng)問(wèn)文件216.6 文件存取控制的任務(wù)對(duì)于擁有讀、寫(xiě)、執(zhí)行權(quán)限的用戶(hù)，應(yīng)讓其對(duì)文件進(jìn)行相應(yīng)操作對(duì)于沒(méi)有讀、寫(xiě)、執(zhí)行權(quán)限的用戶(hù)，應(yīng)禁止其對(duì)文件進(jìn)行相應(yīng)操作應(yīng)防止一個(gè)用戶(hù)冒充

8、他人存取文件應(yīng)防止擁有權(quán)限的用戶(hù)誤用文件22存取控制矩陣以一個(gè)二維矩陣來(lái)進(jìn)行存取控制矩陣的一維是所有的用戶(hù)，矩陣的另一維是所有的文件矩陣的元素是文件的存取控制權(quán)（讀R、寫(xiě)W、執(zhí)行E）存取控制矩陣的方法在概念上比較簡(jiǎn)單，但是當(dāng)用戶(hù)和文件較多時(shí)，存取控制矩陣將變得非常龐大，從而時(shí)間和空間的開(kāi)銷(xiāo)都很大。 P217 圖8.2023存取控制表存取控制表以文件為單位，把用戶(hù)按某種關(guān)系劃分為若干組，同時(shí)規(guī)定每組的存取限制。這樣，所有用戶(hù)組對(duì)文件權(quán)限的集合就形成了該文件的存取控制表。存取控制表方式占用空間較小，搜索效率也較高，但要對(duì)用戶(hù)分組，引人了額外的開(kāi)銷(xiāo)。 P217 圖8.2124口令方式口令方式有兩種。

9、一種是當(dāng)用戶(hù)進(jìn)入系統(tǒng)，建立終端進(jìn)程時(shí)獲得系統(tǒng)使用權(quán)的口令。另一種口令方式是每個(gè)用戶(hù)在創(chuàng)建文件時(shí)，為每一個(gè)創(chuàng)建的文件設(shè)置一個(gè)口令，且將其置于文件說(shuō)明中。當(dāng)任一用戶(hù)想使用該文件時(shí)，都必須首先提供口令?？诹罘绞奖容^簡(jiǎn)單，占用的內(nèi)存單元以及驗(yàn)證口令所費(fèi)時(shí)間都非常少。相對(duì)來(lái)說(shuō)，口令方式保密性能較差。25密碼方式密碼方式在用戶(hù)創(chuàng)建源文件并寫(xiě)入存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)對(duì)文件進(jìn)行編碼加密在讀出文件時(shí)對(duì)其進(jìn)行譯碼解密。加密方式具有保密性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。但是加密解密工作要耗費(fèi)大量的處理時(shí)間。加密技術(shù)是以犧牲系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)為代價(jià)的。 266.7 文件的使用文件系統(tǒng)以系統(tǒng)調(diào)用方式或命令方式為用戶(hù)提供四類(lèi)服務(wù)設(shè)置、修改文件存取權(quán)限 chmod建立、改變和刪除目錄mkdir、cd、rmdir文件共享、設(shè)置訪(fǎng)問(wèn)路徑創(chuàng)建、打開(kāi)、讀寫(xiě)、關(guān)閉、刪除文件create、open、read、write、close、delete27文件系統(tǒng)的層次模型1. 用戶(hù)接口（系統(tǒng)調(diào)用）2.