OS10-文件管理

1、信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室第六章第六章 文件管理文件管理6.1 引言引言6.2 文件的邏輯組織與存取方法文件的邏輯組織與存取方法6.3 文件的物理組織文件的物理組織5.4 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序5.5 磁盤存儲(chǔ)器管理磁盤存儲(chǔ)器管理信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室6.1 引言引言一、文件一、文件 一個(gè)具有符號(hào)名字的一組相關(guān)聯(lián)元素的一個(gè)具有符號(hào)名字的一組相關(guān)聯(lián)元素的有序集合。有序集合。 記錄：相關(guān)信息項(xiàng)的集合。記錄：相關(guān)信息項(xiàng)的集合。信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室二、文

2、件分類二、文件分類v按性質(zhì)分：系統(tǒng)文件、庫(kù)文件、用戶文件按性質(zhì)分：系統(tǒng)文件、庫(kù)文件、用戶文件v按保護(hù)分：只讀文件、讀寫文件、執(zhí)行文按保護(hù)分：只讀文件、讀寫文件、執(zhí)行文件、不保護(hù)文件件、不保護(hù)文件v按信息流向：輸入文件、輸出文件、輸入按信息流向：輸入文件、輸出文件、輸入輸出文件輸出文件v按保留方式分：臨時(shí)文件、永久文件、檔按保留方式分：臨時(shí)文件、永久文件、檔案文件案文件6.1 引言引言信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室三、文件系統(tǒng)三、文件系統(tǒng) 是指一個(gè)負(fù)責(zé)存取和管理文件信息的軟件是指一個(gè)負(fù)責(zé)存取和管理文件信息的軟件機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。 從用戶角度看文件系統(tǒng)就是實(shí)現(xiàn)從

3、用戶角度看文件系統(tǒng)就是實(shí)現(xiàn)“按名存按名存取取”。 實(shí)際上對(duì)用戶來說，關(guān)心的不是信息的具實(shí)際上對(duì)用戶來說，關(guān)心的不是信息的具體存放位置，而是存取方法的方便、可靠。體存放位置，而是存取方法的方便、可靠。不是信息的物理結(jié)構(gòu)而是信息的邏輯結(jié)構(gòu)。不是信息的物理結(jié)構(gòu)而是信息的邏輯結(jié)構(gòu)。6.1 引言引言信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室6.2 文件的邏輯組織文件的邏輯組織文件的邏輯組織文件的邏輯組織: 文件呈現(xiàn)在用戶面前的組織方式。用戶將按文件呈現(xiàn)在用戶面前的組織方式。用戶將按這種形式去存取、檢索和加工文件。這種形式去存取、檢索和加工文件。 分為分為 有結(jié)構(gòu)文件有結(jié)構(gòu)文

4、件 定長(zhǎng)記錄定長(zhǎng)記錄 不定長(zhǎng)記錄不定長(zhǎng)記錄 無結(jié)構(gòu)文件無結(jié)構(gòu)文件信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室一、順序文件一、順序文件一系列記錄按某種順序排列所形成的文件。一系列記錄按某種順序排列所形成的文件。1、順序存取方法、順序存取方法 文件的記錄按順序排列，存取也按序進(jìn)行，文件的記錄按順序排列，存取也按序進(jìn)行，新來的記錄排在文件尾。查找某記錄時(shí)，要新來的記錄排在文件尾。查找某記錄時(shí)，要依次訪問完前面的記錄才能訪問。這樣依次訪問完前面的記錄才能訪問。這樣 的文的文件我們稱為順序文件。件我們稱為順序文件。訪問通過兩個(gè)指針進(jìn)行，讀指針與寫指針。訪問通過兩個(gè)指針進(jìn)行，讀

5、指針與寫指針。6.2 文件的邏輯組織文件的邏輯組織信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室2、直接存取方法、直接存取方法 對(duì)記錄的訪問可以直接定位到該記錄，而對(duì)記錄的訪問可以直接定位到該記錄，而不需要訪問前面的記錄，稱為直接存取方法，不需要訪問前面的記錄，稱為直接存取方法，采用這樣存取方法的文件稱為直接存取文件。采用這樣存取方法的文件稱為直接存取文件。 對(duì)于定長(zhǎng)記錄，如要訪問第對(duì)于定長(zhǎng)記錄，如要訪問第I個(gè)記錄時(shí)可個(gè)記錄時(shí)可直接通過映射方法直接通過映射方法 Loc(ai)=i*L進(jìn)行。進(jìn)行。6.2 文件的邏輯組織文件的邏輯組織信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電

6、子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室二、索引文件二、索引文件 對(duì)于不定長(zhǎng)記錄，可采用一個(gè)映射表（索引對(duì)于不定長(zhǎng)記錄，可采用一個(gè)映射表（索引表）建立記錄號(hào)與邏輯地址的映射從而進(jìn)行表）建立記錄號(hào)與邏輯地址的映射從而進(jìn)行直接訪問。直接訪問。索引表：索引號(hào)、記錄長(zhǎng)度、邏輯位置。索引表：索引號(hào)、記錄長(zhǎng)度、邏輯位置。這樣的文件稱為索引文件這樣的文件稱為索引文件6.2 文件的邏輯組織文件的邏輯組織信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室三、索引順序存取方法三、索引順序存取方法 程序設(shè)計(jì)時(shí)更經(jīng)常的訪問并不是根據(jù)記錄號(hào)，程序設(shè)計(jì)時(shí)更經(jīng)常的訪問并不是根據(jù)記錄號(hào)，而是根據(jù)某個(gè)屬性值。這

7、時(shí)索引表就應(yīng)該按而是根據(jù)某個(gè)屬性值。這時(shí)索引表就應(yīng)該按照：主屬性照：主屬性-邏輯地址邏輯地址 形式構(gòu)造。形式構(gòu)造。 訪問時(shí)，先訪問索引表在直接訪問記錄。訪問時(shí)，先訪問索引表在直接訪問記錄。這樣的文件稱為按鍵索引文件。這樣的文件稱為按鍵索引文件。 為加快訪問時(shí)間，還可采用多級(jí)索引。為加快訪問時(shí)間，還可采用多級(jí)索引。 6.2 文件的邏輯組織文件的邏輯組織信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室6.3 文件的物理組織文件的物理組織 文件在物理存儲(chǔ)器上的組織形式。 邏輯記錄邏輯記錄 物理記錄物理記錄 邏輯塊邏輯塊 物理塊物理塊文件存儲(chǔ)器通常都是以塊為單位分配，并以塊為單

8、位傳送。每個(gè)塊稱為一個(gè)物理記錄。 一個(gè)邏輯記錄可占多個(gè)物理記錄，一個(gè)物理記錄也可包含多個(gè)邏輯記錄。 文件在邏輯上都可看作是連續(xù)的，但在物理介質(zhì)上存放時(shí)則有多種形式。信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室1.連續(xù)分配原理：把一個(gè)文件邏輯上連續(xù)的信息，存放在相鄰的物理塊中，即文件的物理記錄是連續(xù)的。文件控制塊中記錄：文件首物理塊號(hào)，文件長(zhǎng)度。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，存取速度快。缺點(diǎn)：文件不能動(dòng)態(tài)增加； 存在塊外碎片。6.3 文件的物理組織文件的物理組織信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室2.鏈接分配原理：把一個(gè)文件的物理記錄散布在文件存

9、儲(chǔ)器中，塊中設(shè)立指針，指向下一物理記錄。文件控制塊中記錄：文件首物理塊號(hào)顯式鏈接 隱式鏈接 優(yōu)點(diǎn)：文件可動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)。缺點(diǎn)：只適宜順序存儲(chǔ)。 存放連接字破壞了物理塊的完整性。6.3 文件的物理組織文件的物理組織信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室3.索引分配原理：把一個(gè)文件的物理記錄散布在文件存儲(chǔ)器中，為每個(gè)文件建立一個(gè)索引表以建立起邏輯塊號(hào)和物理塊號(hào)的映射。文件控制塊中記錄：索引表地址。n多級(jí)索引優(yōu)點(diǎn)：文件可動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)。 可方便的進(jìn)行隨機(jī)存取。缺點(diǎn)：增加了索引表的空間開銷。6.3 文件的物理組織文件的物理組織信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401

10、401教研室教研室4.哈希分配原理：把一個(gè)文件的物理記錄散布在文件存儲(chǔ)器中，構(gòu)造哈希函數(shù)，把鍵值映射為物理塊號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：文件可動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)。 可方便的進(jìn)行隨機(jī)存取。缺點(diǎn)：增加了計(jì)算及沖突處理的開銷。6.3 文件的物理組織文件的物理組織信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室6.4 文件目錄管理文件目錄管理一、文件控制塊（一、文件控制塊（FCB) 文件控制塊是操作系統(tǒng)為管理文件而設(shè)置文件控制塊是操作系統(tǒng)為管理文件而設(shè)置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，存放了為管理文件所需的所有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，存放了為管理文件所需的所有有關(guān)信息。有關(guān)信息。 文件控制塊是文件存在的標(biāo)志。文件控制塊是文件存在的標(biāo)志。

11、 內(nèi)容：內(nèi)容： 文件名信息，文件名信息， 位置信息，位置信息， 結(jié)構(gòu)信息結(jié)構(gòu)信息 存取控制信息，存取控制信息， 使用信息。使用信息。 信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室v 文件目錄：把所有的文件目錄：把所有的FCB組織在一起，組織在一起，就構(gòu)成了文件目錄，即文件控制塊的就構(gòu)成了文件目錄，即文件控制塊的有序集合有序集合v 目錄項(xiàng)：構(gòu)成文件目錄的項(xiàng)目（目錄目錄項(xiàng)：構(gòu)成文件目錄的項(xiàng)目（目錄項(xiàng)就是項(xiàng)就是FCB）v 目錄文件：為了實(shí)現(xiàn)對(duì)文件目錄的管目錄文件：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

12、錄文件存在外存，這個(gè)文件就叫目錄文件6.4 文件目錄管理文件目錄管理信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室二、單級(jí)文件目錄二、單級(jí)文件目錄整個(gè)文件系統(tǒng)一張目錄表，線形結(jié)構(gòu)。整個(gè)文件系統(tǒng)一張目錄表，線形結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。 查找速度慢，重名問題，不便共享文件名文件名文件的物理位文件的物理位置置日期日期時(shí)間時(shí)間其他信其他信息息C bsc Wps 6.4 文件目錄管理文件目錄管理信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室三、二級(jí)文件目錄三、二級(jí)文件目錄 二級(jí)文件目錄結(jié)構(gòu)把目錄分成主目錄和二級(jí)文件目錄結(jié)構(gòu)把目錄分成主目錄和用戶文件目錄兩

13、級(jí)。主目錄由用戶名和用戶用戶文件目錄兩級(jí)。主目錄由用戶名和用戶文件目錄首地址組成，用戶文件目錄中登記文件目錄首地址組成，用戶文件目錄中登記相應(yīng)的用戶文件的目錄項(xiàng)。相應(yīng)的用戶文件的目錄項(xiàng)。特點(diǎn)：速度提高，允許不同目錄下的重名。特點(diǎn)：速度提高，允許不同目錄下的重名。 用戶目錄完全隔離。用戶目錄完全隔離。 不能反映現(xiàn)實(shí)世界中多層次的關(guān)系。不能反映現(xiàn)實(shí)世界中多層次的關(guān)系。6.4 文件目錄管理文件目錄管理信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室6.4 文件目錄管理文件目錄管理信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室四、多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)四、多級(jí)目

14、錄結(jié)構(gòu)v多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)由根目錄和各級(jí)目錄組成，為多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)由根目錄和各級(jí)目錄組成，為管理上的方便，除根目錄外，其它各級(jí)目錄管理上的方便，除根目錄外，其它各級(jí)目錄均以文件的形式組成目錄文件。均以文件的形式組成目錄文件。v根目錄中的每個(gè)目錄項(xiàng)可以對(duì)應(yīng)一個(gè)目錄文根目錄中的每個(gè)目錄項(xiàng)可以對(duì)應(yīng)一個(gè)目錄文件，也可以對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)文件，同樣目錄文件，也可以對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)文件，同樣目錄文件中的每個(gè)目錄項(xiàng)可以對(duì)應(yīng)一個(gè)目錄文件。件中的每個(gè)目錄項(xiàng)可以對(duì)應(yīng)一個(gè)目錄文件。也可以對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)文件。如此類推，就形也可以對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)文件。如此類推，就形成多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)。成多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)。v也稱樹形目錄結(jié)構(gòu)也稱樹形目錄結(jié)構(gòu) 6.4 文

15、件目錄管理文件目錄管理信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室6.4 文件目錄管理文件目錄管理信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室五、文件目錄改進(jìn)五、文件目錄改進(jìn)v 為加快目錄檢索和文件共享可采用目錄項(xiàng)為加快目錄檢索和文件共享可采用目錄項(xiàng)分解法：把分解法：把FCB分成兩部分：分成兩部分： 符號(hào)目錄項(xiàng)符號(hào)目錄項(xiàng) （次部）（次部） 文件名，文件號(hào)文件名，文件號(hào) 基本目錄項(xiàng)基本目錄項(xiàng) （主部）（主部） 除文件名外的所有項(xiàng)目除文件名外的所有項(xiàng)目v UNIX：i節(jié)點(diǎn)（索引節(jié)點(diǎn)）節(jié)點(diǎn)（索引節(jié)點(diǎn)）6.4 文件目錄管理文件目錄管理信息工程大學(xué)

16、電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室6.5 外存空閑空間管理外存空閑空間管理一、空白文件目錄（空閑表法）一、空白文件目錄（空閑表法） 系統(tǒng)建立一個(gè)目錄，把若干個(gè)連續(xù)空閑區(qū)系統(tǒng)建立一個(gè)目錄，把若干個(gè)連續(xù)空閑區(qū)組成一個(gè)組成一個(gè)“空白文件空白文件”，在目錄中占一項(xiàng)。，在目錄中占一項(xiàng)。 主要內(nèi)容：第一空白塊地址，空白塊個(gè)數(shù)。主要內(nèi)容：第一空白塊地址，空白塊個(gè)數(shù)。 問題：文件存儲(chǔ)器分的很碎。問題：文件存儲(chǔ)器分的很碎。 用戶事先難以確定文件有多大。用戶事先難以確定文件有多大。信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室起始空閑盤塊號(hào)起始空閑盤塊號(hào)盤塊數(shù)盤

17、塊數(shù)2493155。6.5 外存空閑空間管理外存空閑空間管理信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室二、空白塊鏈二、空白塊鏈把所有空白塊鏈接在一起，形成一鏈表。把所有空白塊鏈接在一起，形成一鏈表。v空閑塊鏈?zhǔn)橇硪环N空閑塊的組織方法，它用空閑塊鏈?zhǔn)橇硪环N空閑塊的組織方法，它用一種鏈結(jié)構(gòu)把所有空閑塊鏈接在一起。一種鏈結(jié)構(gòu)把所有空閑塊鏈接在一起。v分配：當(dāng)系統(tǒng)建立文件需分配空閑塊時(shí)，從分配：當(dāng)系統(tǒng)建立文件需分配空閑塊時(shí)，從鏈中摘取所需的空閑塊，然后調(diào)整鏈?zhǔn)字羔?。鏈中摘取所需的空閑塊，然后調(diào)整鏈?zhǔn)字羔?。v回收：反之，當(dāng)回收空閑塊時(shí)回收：反之，當(dāng)回收空閑塊時(shí); ;把釋放的

18、空閑把釋放的空閑塊逐個(gè)插入鏈?zhǔn)讐K逐個(gè)插入鏈?zhǔn)?。缺點(diǎn)：工作速度低。缺點(diǎn)：工作速度低。6.5 外存空閑空間管理外存空閑空間管理信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室三、位示圖三、位示圖 用一二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)一外存物理塊，標(biāo)示出該塊狀用一二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)一外存物理塊，標(biāo)示出該塊狀態(tài)，所有盤塊所對(duì)應(yīng)的位的集合稱為位示圖。態(tài)，所有盤塊所對(duì)應(yīng)的位的集合稱為位示圖。 占用空間少占用空間少6.5 外存空閑空間管理外存空閑空間管理信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室四、成組鏈接四、成組鏈接n在UNIX中中有一個(gè)整型數(shù)組s_freel00 和一個(gè)整型

19、變量s_nfree。n將所有的空閑盤塊分組，每100個(gè)空閑盤塊為一組。最后一組的塊號(hào)填入s_free 、塊數(shù)賦于s_nfree。其余各組的塊號(hào)則分別存放在它的下一組的第一個(gè)盤塊中。6.5 外存空閑空間管理外存空閑空間管理信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室6.5 外存空閑空間管理外存空閑空間管理信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室分配過程分配過程: 分配空閑盤塊時(shí)，總是分配s_frees_nfree所指的盤塊，并且s_nfree減1 。當(dāng)發(fā)現(xiàn)是直接管理的最后一個(gè)盤塊時(shí)，即s_nfree=l時(shí)，就將該盤塊中的索引表寫入到s_

20、nfree和s_free中，使得下一組變?yōu)橹苯庸芾?。如此類推直到最后一組。6.5 外存空閑空間管理外存空閑空間管理信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室釋放過程釋放過程: 釋放空閑盤塊時(shí)，將其塊號(hào)登記在釋放空閑盤塊時(shí)，將其塊號(hào)登記在s_frees_free表中第一個(gè)未被占用的項(xiàng)。例如，表中第一個(gè)未被占用的項(xiàng)。例如，若若s_nfrees_nfree的原先值為的原先值為8787，則將釋放塊號(hào)登記，則將釋放塊號(hào)登記在在s_free88s_free88中，然后中，然后s_nfrees_nfree加加1 1。若在登。若在登記之前發(fā)現(xiàn)記之前發(fā)現(xiàn)s_frees_free已滿

21、，則將已滿，則將s_free1s_free1至至s_free100s_free100的內(nèi)容復(fù)寫到要釋放的盤塊中。的內(nèi)容復(fù)寫到要釋放的盤塊中。這樣原來直接管理的這樣原來直接管理的100100空閑盤塊變?yōu)橛舍尫趴臻e盤塊變?yōu)橛舍尫艍K間接管理。然后將此該釋放塊的塊號(hào)填入塊間接管理。然后將此該釋放塊的塊號(hào)填入s_frees_free ，把，把s_nfrees_nfree置為置為1 1。 6.5 外存空閑空間管理外存空閑空間管理信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室 所謂文件共享指系統(tǒng)允許多個(gè)用戶或進(jìn)程共享同一份文件。 在系統(tǒng)中只需要保存共享文件的一個(gè)副本。目的：節(jié)省存儲(chǔ)空間 進(jìn)程間通過文件交換信息6.6 文件共享文件共享信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院401401教研室教研室1.繞彎路法繞彎路法2.基本文件目錄與符號(hào)文件目錄基本文件目錄與符號(hào)文件目錄3.索引節(jié)點(diǎn)共享方式索引節(jié)點(diǎn)共享方式4.符號(hào)鏈共享方式符號(hào)鏈共享方式6.6 文件共