第6章文件管理

1、1第六章第六章 文件管理文件管理第一節(jié)第一節(jié) 文件和文件系統(tǒng)文件和文件系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 文件的邏輯結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié)文件文件目錄目錄第四節(jié)第四節(jié) 文件共享文件共享第五節(jié)第五節(jié) 文件保護(hù)文件保護(hù)第六節(jié)第六節(jié)外存組織方式外存組織方式第七節(jié)第七節(jié) 文件存儲空間的管理文件存儲空間的管理第八節(jié)第八節(jié)提高磁盤提高磁盤I/O速度的途徑速度的途徑第九節(jié)第九節(jié) 提高磁盤可靠性的技術(shù)提高磁盤可靠性的技術(shù) 第十節(jié)第十節(jié) 數(shù)據(jù)一致性控制數(shù)據(jù)一致性控制26.1文件和文件系統(tǒng)文件和文件系統(tǒng) OS通過文件系統(tǒng)來組織和管理計算機(jī)中通過文件系統(tǒng)來組織和管理計算機(jī)中存儲的大量數(shù)據(jù)和程序。存儲的大量數(shù)據(jù)和程序。6.1.

2、1 文件、記錄和數(shù)據(jù)項(xiàng)文件、記錄和數(shù)據(jù)項(xiàng)6.1.2 文件類型和文件系統(tǒng)模型文件類型和文件系統(tǒng)模型6.1.3 文件操作文件操作36.1.1、文件、記錄和數(shù)據(jù)項(xiàng)文件、記錄和數(shù)據(jù)項(xiàng)l基于文件系統(tǒng)的概念，可以把數(shù)據(jù)組成分為基于文件系統(tǒng)的概念，可以把數(shù)據(jù)組成分為數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄記錄和和文件文件三級三級文件文件記錄記錄1記錄記錄2記錄記錄n數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)1數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)2數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)n4例例1 1：學(xué)生成績單：學(xué)生成績單學(xué)號學(xué)號姓名姓名語文語文數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)英語英語物理物理化學(xué)化學(xué)001001張三張三90908585797992927878002002李四李四86869191868690908282003003王

3、五王五88888787848489897575004004趙六趙六78789292959587879191005005周七周七85858888969690909090數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)文件文件記錄記錄51.數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)l基本數(shù)據(jù)項(xiàng)：描述一個對象的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)：描述一個對象的某種某種屬性的字符集屬性的字符集l數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字和類型共同定義一個數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字和類型共同定義一個數(shù)據(jù)項(xiàng)的“型型”，數(shù)據(jù)項(xiàng)上的數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)項(xiàng)上的數(shù)據(jù)稱為“值值”。l組合數(shù)據(jù)項(xiàng)：由組合數(shù)據(jù)項(xiàng)：由若干個若干個基本數(shù)據(jù)項(xiàng)組成基本數(shù)據(jù)項(xiàng)組成2.記錄記錄l記錄是一組相關(guān)記錄是一組相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合，用于描述一個對的集合，用于描述一個對

4、象的某些屬性。象的某些屬性。l關(guān)鍵字：能夠關(guān)鍵字：能夠唯一唯一標(biāo)識一個記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)標(biāo)識一個記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)6l3.文件文件是指由創(chuàng)建者所定義的、具有文件名的一組是指由創(chuàng)建者所定義的、具有文件名的一組相關(guān)數(shù)據(jù)元素的集合；相關(guān)數(shù)據(jù)元素的集合；l文件的屬性文件的屬性：文件類型、文件長度、文件的物理位：文件類型、文件長度、文件的物理位置、文件的建立時間等。置、文件的建立時間等。71、文件的類型、文件的類型 1）按文件的性質(zhì)和用途分：）按文件的性質(zhì)和用途分：l系統(tǒng)文件：由系統(tǒng)軟件構(gòu)成的文件，只允許調(diào)用執(zhí)系統(tǒng)文件：由系統(tǒng)軟件構(gòu)成的文件，只允許調(diào)用執(zhí)行，不允許用戶讀和修改。行，不允許用戶讀和修改。l用戶文件：只

5、允許文件的授權(quán)者使用。用戶文件：只允許文件的授權(quán)者使用。l庫文件：允許用戶調(diào)用不允許修改。庫文件：允許用戶調(diào)用不允許修改。6.1.2、文件類型和文件系統(tǒng)模型文件類型和文件系統(tǒng)模型8 2）按文件中數(shù)據(jù)的形式分：）按文件中數(shù)據(jù)的形式分：源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件3）按存取控制屬性分：）按存取控制屬性分：l只執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫文件只執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫文件4）按組織形式和處理方式分：）按組織形式和處理方式分：l普通文件：普通文件：ASCII碼或二進(jìn)制碼組成的字符文件碼或二進(jìn)制碼組成的字符文件l目錄文件：由文件目錄組成目錄文件：由文件目錄組成l特殊文件：系統(tǒng)中的

6、各類特殊文件：系統(tǒng)中的各類I/O設(shè)備設(shè)備92 2、文件系統(tǒng)模型、文件系統(tǒng)模型1) 對象及其屬性對象及其屬性l文件：文件管理的直接對象文件：文件管理的直接對象l目錄目錄：方便用戶對文件的存取和檢索：方便用戶對文件的存取和檢索l磁盤（磁帶）存儲空間磁盤（磁帶）存儲空間對象及其屬性對象及其屬性對對象操縱和管理對對象操縱和管理的軟件集合的軟件集合文件系統(tǒng)接口文件系統(tǒng)接口用戶（程序）用戶（程序）10例：例：MS-DOSMS-DOS的目錄結(jié)構(gòu)的目錄結(jié)構(gòu)盤盤塊塊數(shù)數(shù)首首盤盤塊塊號號日日期期時時間間備備用用屬屬性性擴(kuò)擴(kuò)展展名名文文件件名名f1exe 只只讀讀f2f3f411l3) 3) 文件系統(tǒng)的接口文件系統(tǒng)

7、的接口l命令接口：用戶與文件系統(tǒng)的接口命令接口：用戶與文件系統(tǒng)的接口l程序接口：用戶程序與文件系統(tǒng)的接口程序接口：用戶程序與文件系統(tǒng)的接口l2) 2) 對對象操縱和管理的軟件集合對對象操縱和管理的軟件集合（核心）（核心）l功能：功能：1 1、對文件存儲空間的管理、對文件存儲空間的管理 2 2、對文件目錄的管、對文件目錄的管理、理、3 3、文件的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址、文件的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址 4 4、文件讀寫、文件讀寫管理管理 5 5、對文件的共享與保護(hù)。、對文件的共享與保護(hù)。對象及其屬性對象及其屬性對對象操縱和管理對對象操縱和管理的軟件集合的軟件集合文件系統(tǒng)接口文件系統(tǒng)接口126.1.3

8、、文件操作、文件操作用戶通過文件系統(tǒng)提供的用戶通過文件系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用實(shí)施對文件的操作實(shí)施對文件的操作1 1、最基本的文件操作、最基本的文件操作1 1）創(chuàng)建文件）創(chuàng)建文件：分配外存空間：分配外存空間建立目錄項(xiàng)建立目錄項(xiàng)2 2）刪除文件）刪除文件：刪除目錄項(xiàng)：刪除目錄項(xiàng)回收外存空間回收外存空間3 3）讀文件）讀文件：文件名、內(nèi)存目標(biāo)地址、目錄項(xiàng)、讀指：文件名、內(nèi)存目標(biāo)地址、目錄項(xiàng)、讀指針針4 4）寫文件）寫文件：文件名、內(nèi)存中源地址、目錄項(xiàng)、寫指：文件名、內(nèi)存中源地址、目錄項(xiàng)、寫指針針132、文件的打開與關(guān)閉、文件的打開與關(guān)閉l打開：打開：系統(tǒng)將指名文件的屬性（包括文件在外存的系統(tǒng)將指

9、名文件的屬性（包括文件在外存的物理位置）從外存拷貝到內(nèi)存物理位置）從外存拷貝到內(nèi)存打開文件表打開文件表的一個表的一個表目中，將表目編號返回用戶目中，將表目編號返回用戶l關(guān)閉：關(guān)閉：將文件從打開文件表的表目上刪除，釋放表將文件從打開文件表的表目上刪除，釋放表目空間目空間3、其它操作、其它操作l對文件屬性的操作：對文件屬性的操作：改變文件名、文件主、訪問權(quán)改變文件名、文件主、訪問權(quán)l(xiāng)對文件目錄的操作：對文件目錄的操作：創(chuàng)建、刪除目錄等創(chuàng)建、刪除目錄等146.2文件的邏輯結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu) 文件邏輯結(jié)構(gòu)是從用戶角度觀察到的文件組織形式文件邏輯結(jié)構(gòu)是從用戶角度觀察到的文件組織形式 文件物理結(jié)構(gòu)是文件在

10、外存上的存儲組織形式文件物理結(jié)構(gòu)是文件在外存上的存儲組織形式 文件邏輯結(jié)構(gòu)的類型文件邏輯結(jié)構(gòu)的類型 順序文件順序文件 索引文件索引文件 索引順序文件索引順序文件15 提高檢索速度提高檢索速度 便于修改便于修改 減少文件占用的存儲空間減少文件占用的存儲空間對文件邏輯結(jié)構(gòu)提出的基本要求：對文件邏輯結(jié)構(gòu)提出的基本要求：166.2.16.2.1 文件邏輯結(jié)構(gòu)的類型文件邏輯結(jié)構(gòu)的類型1、有結(jié)構(gòu)文件（記錄式文件）、有結(jié)構(gòu)文件（記錄式文件）l1）定義：定義：由一個以上的記錄構(gòu)成的文件由一個以上的記錄構(gòu)成的文件l2）基本分類：基本分類：定長記錄、變長記錄定長記錄、變長記錄l3）文件的組織：文件的組織：l順序文

11、件：一系列記錄按某種順序排列形成順序文件：一系列記錄按某種順序排列形成l索引文件：記錄為變長，索引文件：記錄為變長，每個每個記錄一個索引表項(xiàng)記錄一個索引表項(xiàng)l索引順序文件：索引順序文件：每組每組記錄的第一個記錄設(shè)一表項(xiàng)記錄的第一個記錄設(shè)一表項(xiàng)172 2、無結(jié)構(gòu)文件（流式文件）、無結(jié)構(gòu)文件（流式文件）l定義：定義：由字符流構(gòu)成的文件由字符流構(gòu)成的文件l大量的源程序、可執(zhí)行文件、庫函數(shù)等大量的源程序、可執(zhí)行文件、庫函數(shù)等l文件長度以文件長度以字節(jié)字節(jié)為單位為單位l對流式文件的訪問采用對流式文件的訪問采用讀寫指針讀寫指針指出下一個要訪指出下一個要訪問的字符問的字符lUNIXUNIX系統(tǒng)中所有文件都被

12、看作是流式文件系統(tǒng)中所有文件都被看作是流式文件186.2.26.2.2 順序文件順序文件1 1、邏輯記錄的排序、邏輯記錄的排序l串結(jié)構(gòu)串結(jié)構(gòu)( (以時間排序、從頭開始逐個記錄查找以時間排序、從頭開始逐個記錄查找) )l順序結(jié)構(gòu)（按關(guān)鍵字排序、可利用查找算法提高檢索效率）順序結(jié)構(gòu)（按關(guān)鍵字排序、可利用查找算法提高檢索效率）2 2、對順序文件的讀、對順序文件的讀/ /寫操作寫操作l1 1）定長記錄：定長記錄：Rptr:= Rptr + LRptr:= Rptr + Ll2 2）變長記錄：）變長記錄：Rptr:= Rptr + Li + 1Rptr:= Rptr + Li + 1R0R1R2Ri-

13、0- L- 2L- 3L- iLLRptr- 0L0R0LiRi-L0+1-(L0+1)+(Li-1+1)- (L0+1)+(Li+1)L0Rptr- 1193、順序文件的優(yōu)缺點(diǎn)：、順序文件的優(yōu)缺點(diǎn)：l1）優(yōu)點(diǎn)：適）優(yōu)點(diǎn)：適于批量存取、能用于磁帶存儲于批量存取、能用于磁帶存儲l2）缺點(diǎn)：）缺點(diǎn)：查找查找/修改修改/增增/刪刪單個記錄單個記錄效率低，系統(tǒng)效率低，系統(tǒng)開銷大開銷大R0R1R2Ri- L- 2L- 3L- iLLRptr順序文件順序文件206.2.36.2.3、索引文件、索引文件2 2、索引表索引表本身是一個定長記錄的順序文件本身是一個定長記錄的順序文件l索引號（記錄鍵或關(guān)鍵字）索引

14、號（記錄鍵或關(guān)鍵字）l長度長度l指針指針?biāo)饕査饕栭L度長度指針指針0m0 xx1m1xx2m2xximixx索引表索引表R0R1R2Ri邏輯文件邏輯文件 1 1、利用定長記錄的順序文件訪問變長記錄的文件、利用定長記錄的順序文件訪問變長記錄的文件檢索時，利用用戶程序檢索時，利用用戶程序提供的關(guān)鍵字和查找算提供的關(guān)鍵字和查找算法法 ，檢索索引表，檢索索引表，訪訪問問主文件的記錄。主文件的記錄。向索引文件中增加新向索引文件中增加新記錄時，需修改索引記錄時，需修改索引表。表。索引文件的優(yōu)點(diǎn)：l利用索引文件插入和刪除記錄非常方便，將順序查找的文件改造成一個可隨機(jī)查找的文件，極大地提高了文件的查找速度。

15、具有多個索引表的索引文件：可為順序文件建立多個索引表，在每一個索引表中，都按相應(yīng)的一種屬性或關(guān)鍵字進(jìn)行排序。21226.2.46.2.4 索引順序文件索引順序文件索引順序文件索引順序文件是順序文件和索引文件的結(jié)合，是是順序文件和索引文件的結(jié)合，是最常見的一種邏輯文件形式。最常見的一種邏輯文件形式。原理：原理： 1）順序文件中的所有記錄分為）順序文件中的所有記錄分為若干個組若干個組； 2）為順序文件建立一張索引表，在索引表中為）為順序文件建立一張索引表，在索引表中為每組中的第一個記錄建立一個索引項(xiàng)；每組中的第一個記錄建立一個索引項(xiàng)；23索引鍵索引鍵邏輯地址邏輯地址AAABAAACAA索引表索引表

16、AAAAABDAACBAAACAA邏輯文件邏輯文件主鍵主鍵其它屬性其它屬性檢索時，利用用戶程序提供的關(guān)鍵字和查找算法，檢索時，利用用戶程序提供的關(guān)鍵字和查找算法，檢索索引表檢索索引表，. .，利用順序查找法查找，利用順序查找法查找主文件主文件如果一個順序文件中含有記錄數(shù)為如果一個順序文件中含有記錄數(shù)為N,N,則檢索到指定關(guān)鍵字的則檢索到指定關(guān)鍵字的記錄平均須查找記錄平均須查找N/2N/2個記錄；對于索引文件，檢索到指定關(guān)個記錄；對于索引文件，檢索到指定關(guān)鍵字的記錄平均只要查找鍵字的記錄平均只要查找 個記錄數(shù)。個記錄數(shù)。N兩級索引表兩級索引表l對于一個含有對于一個含有106個記錄的順序文件，當(dāng)把

17、個記錄的順序文件，當(dāng)把它作為索引順序文件時，為找到一個記錄，它作為索引順序文件時，為找到一個記錄，平均須查找平均須查找1000個記錄。個記錄。l如果將如果將100個記錄為一組，并且采用兩級索個記錄為一組，并且采用兩級索引表，同樣是每引表，同樣是每100個索引表項(xiàng)為一組，那個索引表項(xiàng)為一組，那么第一級和第二級索引表都是么第一級和第二級索引表都是100個項(xiàng)，此個項(xiàng)，此時為找到一個具有指定關(guān)鍵字的記錄，所需時為找到一個具有指定關(guān)鍵字的記錄，所需查找的記錄數(shù)平均為查找的記錄數(shù)平均為50+50+50=150。24256.2.56.2.5 直接文件和哈希文件直接文件和哈希文件1、直接文件、直接文件前述文件

18、結(jié)構(gòu)對記錄進(jìn)行存取時，都需利用給定前述文件結(jié)構(gòu)對記錄進(jìn)行存取時，都需利用給定的記錄鍵值（關(guān)鍵字），對線性表或鏈表進(jìn)行檢的記錄鍵值（關(guān)鍵字），對線性表或鏈表進(jìn)行檢索，以找到指定記錄的物理地址。索，以找到指定記錄的物理地址。直接文件直接文件：根據(jù)給定的記錄鍵值，直接獲得物理：根據(jù)給定的記錄鍵值，直接獲得物理地址。即記錄鍵值本身決定了記錄的物理地址地址。即記錄鍵值本身決定了記錄的物理地址鍵值轉(zhuǎn)換鍵值轉(zhuǎn)換由記錄鍵值到記錄物理地址的轉(zhuǎn)換由記錄鍵值到記錄物理地址的轉(zhuǎn)換262、哈希文件、哈希文件是目前應(yīng)用最廣泛的一種直接文件。是目前應(yīng)用最廣泛的一種直接文件。利用利用hash函數(shù)，將記函數(shù)，將記錄鍵值轉(zhuǎn)換為相

19、應(yīng)記錄的地址。錄鍵值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)記錄的地址。為了能實(shí)現(xiàn)文件存儲空間的動態(tài)分配，由為了能實(shí)現(xiàn)文件存儲空間的動態(tài)分配，由Hash函數(shù)所求得函數(shù)所求得的并非是相應(yīng)記錄的地址，而是的并非是相應(yīng)記錄的地址，而是指向一目錄表相應(yīng)表目的指指向一目錄表相應(yīng)表目的指針針，該表目的內(nèi)容指向相應(yīng)記錄所在的物理塊。，該表目的內(nèi)容指向相應(yīng)記錄所在的物理塊。例如，例如，Hash函數(shù)函數(shù)A=H(K) K:記錄鍵值記錄鍵值 A：該記錄在目錄表中對應(yīng)表目的位置：該記錄在目錄表中對應(yīng)表目的位置鍵值鍵值Hash函數(shù)函數(shù)f276.3目錄管理目錄管理目錄管理的要求目錄管理的要求文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)目錄

20、查詢技術(shù)目錄查詢技術(shù)286.3文件目錄文件目錄目錄目錄：用于標(biāo)識系統(tǒng)中文件及其物理地址的一種數(shù)：用于標(biāo)識系統(tǒng)中文件及其物理地址的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，供檢索使用。據(jù)結(jié)構(gòu)，供檢索使用。目錄管理的要求：目錄管理的要求：l實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)“按名存取按名存取”最基本的功能最基本的功能l提高對目錄的檢索速度提高對目錄的檢索速度l文件共享文件共享l允許文件重名允許文件重名296.3.1、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）l定義定義：描述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：描述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)lFCB的有序集合稱為的有序集合稱為文件目錄文件目錄（或目錄文件）（或目錄文件）lFCB包含的信

21、息項(xiàng)包含的信息項(xiàng)l基本信息：基本信息：文件名文件名/物理位置物理位置/邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)/物理結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu)l存取控制信息：存取控制信息：不同用戶存取權(quán)限不同不同用戶存取權(quán)限不同l使用信息：使用信息：建立建立/修改的日期、時間等修改的日期、時間等盤盤塊塊數(shù)數(shù)第第一一塊塊號號日日期期時時間間備備用用屬屬性性擴(kuò)擴(kuò)展展名名文文件件名名MS-DOS的的FCB302、索引結(jié)點(diǎn)、索引結(jié)點(diǎn)l1）索引結(jié)點(diǎn)的引入）索引結(jié)點(diǎn)的引入：l文件很多時，目錄文件占用大量盤塊。查找目錄時文件很多時，目錄文件占用大量盤塊。查找目錄時要多次啟動磁盤，順序讀取存放目錄文件的盤塊。要多次啟動磁盤，順序讀取存放目錄文件的盤塊。l實(shí)際上實(shí)

22、際上，檢索目錄文件時，只需要利用文件名進(jìn)行，檢索目錄文件時，只需要利用文件名進(jìn)行查找，所以可以給文件目錄瘦身。查找，所以可以給文件目錄瘦身。lUNIX系統(tǒng)中，把文件名和文件描述信息分開，由系統(tǒng)中，把文件名和文件描述信息分開，由文件描述信息單獨(dú)構(gòu)成文件描述信息單獨(dú)構(gòu)成索引結(jié)點(diǎn)（簡稱索引結(jié)點(diǎn)（簡稱i結(jié)點(diǎn)）結(jié)點(diǎn)）lFCB改變?yōu)楦淖優(yōu)椋何募赶颍何募赶騣結(jié)點(diǎn)的指針結(jié)點(diǎn)的指針31文件名文件名索引結(jié)點(diǎn)編號索引結(jié)點(diǎn)編號文件名文件名1文件名文件名20 13 14 15UNIX的文件目錄的文件目錄32l2）磁盤索引結(jié)點(diǎn)）磁盤索引結(jié)點(diǎn)：（每個文件唯一）：（每個文件唯一）文件主標(biāo)識符文件主標(biāo)識符：標(biāo)識文件擁有

23、者：標(biāo)識文件擁有者文件類型文件類型文件存取權(quán)限文件存取權(quán)限文件物理地址文件物理地址：每個索引結(jié)點(diǎn)有：每個索引結(jié)點(diǎn)有13個地址項(xiàng)，即個地址項(xiàng)，即iaddr(0)iaddr(12)，直接或間接給出盤塊號，直接或間接給出盤塊號文件長度文件長度文件連接計數(shù)文件連接計數(shù)：所有指向該文件的文件名的指針：所有指向該文件的文件名的指針計數(shù)計數(shù)文件存取時間文件存取時間：文件最近被存取修改的時間和索：文件最近被存取修改的時間和索引結(jié)點(diǎn)被修改的時間。引結(jié)點(diǎn)被修改的時間。33l3）內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)）內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)：存放在內(nèi)存中的索引結(jié)點(diǎn)。存放在內(nèi)存中的索引結(jié)點(diǎn)。當(dāng)文件被打開時，要將磁盤的索引結(jié)點(diǎn)拷貝到內(nèi)當(dāng)文件被打開時，要將

24、磁盤的索引結(jié)點(diǎn)拷貝到內(nèi)存的索引結(jié)點(diǎn)中。存的索引結(jié)點(diǎn)中。增加了以下內(nèi)容：增加了以下內(nèi)容：索引結(jié)點(diǎn)編號、狀態(tài)、訪問計數(shù)、文件所屬文件索引結(jié)點(diǎn)編號、狀態(tài)、訪問計數(shù)、文件所屬文件系統(tǒng)的邏輯設(shè)備號、鏈接指針系統(tǒng)的邏輯設(shè)備號、鏈接指針346.3.2、目錄結(jié)構(gòu)、目錄結(jié)構(gòu)1、單級目錄結(jié)構(gòu)、單級目錄結(jié)構(gòu)l在整個文件系統(tǒng)中建立一張目錄表，每個文件占一在整個文件系統(tǒng)中建立一張目錄表，每個文件占一個目錄項(xiàng)。個目錄項(xiàng)。l目錄項(xiàng)包括目錄項(xiàng)包括：文件名、擴(kuò)展名、長度、類型、物理：文件名、擴(kuò)展名、長度、類型、物理地址及其它文件屬性。地址及其它文件屬性。xxxxxxxxxxxx文件名文件名2xxxxxxxxxxxx文件名文件名

25、1狀態(tài)位狀態(tài)位文件說明文件說明物理地址物理地址文件名文件名表明目錄項(xiàng)表明目錄項(xiàng)是否空閑是否空閑35單級目錄結(jié)構(gòu)單級目錄結(jié)構(gòu)l新建文件新建文件時，要檢索所有目錄項(xiàng)，保證新文件名唯時，要檢索所有目錄項(xiàng)，保證新文件名唯一。建立新表項(xiàng)，置狀態(tài)位為一。建立新表項(xiàng)，置狀態(tài)位為1。l刪除文件刪除文件時，找到目錄項(xiàng)，回收空間，清除目錄項(xiàng)時，找到目錄項(xiàng)，回收空間，清除目錄項(xiàng)l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：簡單、能實(shí)現(xiàn)按名存?。汉唵?、能實(shí)現(xiàn)按名存取l缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 查找速度慢；查找速度慢； 不允許重名；不允許重名； 不便于文件共享，只能適用于單用戶環(huán)境。不便于文件共享，只能適用于單用戶環(huán)境。xxxxxxxxxxxx文件名文件名2xxxx

26、xxxxxxxx文件名文件名1狀態(tài)位狀態(tài)位文件說明文件說明物理地址物理地址文件名文件名表明目錄項(xiàng)表明目錄項(xiàng)是否空閑是否空閑362、兩級目錄結(jié)構(gòu)、兩級目錄結(jié)構(gòu)l為每個用戶建立一個單獨(dú)的用戶文件目錄，由用戶為每個用戶建立一個單獨(dú)的用戶文件目錄，由用戶的所有的所有FCB組成。組成。l系統(tǒng)中再建立一個主文件目錄。每個用戶的目錄文系統(tǒng)中再建立一個主文件目錄。每個用戶的目錄文件占一個目錄項(xiàng)。件占一個目錄項(xiàng)。xxxxSunxxxxWangxxxxZhang指向子目錄指針指向子目錄指針用戶名用戶名TestAlphaTestReportmisxDeviceBetaAlphaTestReportTestDevic

27、eBetaMisxMFDUFD37兩級目錄結(jié)構(gòu)兩級目錄結(jié)構(gòu)l用戶可請求系統(tǒng)為自己用戶可請求系統(tǒng)為自己建立建立UFD，也可請求系統(tǒng)，也可請求系統(tǒng)將其將其撤消撤消。l新建新建用戶文件時，用戶文件時，OS檢查用戶檢查用戶UFD文件名，文件名，建立新表項(xiàng)。建立新表項(xiàng)。l刪除刪除用戶文件時，用戶文件時，OS查找用戶查找用戶UFD文件目錄文件目錄項(xiàng)，回收存儲空間，刪除目錄項(xiàng)。項(xiàng)，回收存儲空間，刪除目錄項(xiàng)。l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：提高檢索目錄的速度提高檢索目錄的速度不同的用戶目錄中文件可以同名不同的用戶目錄中文件可以同名383、多級目錄結(jié)構(gòu)、多級目錄結(jié)構(gòu)（樹型目錄結(jié)構(gòu)）（樹型目錄結(jié)構(gòu)）l1）目錄結(jié)構(gòu)：）目錄結(jié)構(gòu)：大型

28、文件系統(tǒng)采用三級或三級以上的目錄結(jié)構(gòu)。大型文件系統(tǒng)采用三級或三級以上的目錄結(jié)構(gòu)。CBADBADEFAGCAKNJKMJFHA1234567891011121314151617 18 19 20 21ab39多級目錄結(jié)構(gòu)多級目錄結(jié)構(gòu)l2）路徑名：）路徑名：從根目錄到任何數(shù)據(jù)文件，都有一條從根目錄到任何數(shù)據(jù)文件，都有一條唯一唯一的通路，的通路，把全部目錄文件名和數(shù)據(jù)文件名，依次用把全部目錄文件名和數(shù)據(jù)文件名，依次用“/”鏈接鏈接起來，構(gòu)成該數(shù)據(jù)文件的路徑名（絕對路徑）。起來，構(gòu)成該數(shù)據(jù)文件的路徑名（絕對路徑）。如：如：/B/E/J3）當(dāng)前目錄：）當(dāng)前目錄：進(jìn)程在一定時間內(nèi)所訪的文件僅限于某個文件目

29、進(jìn)程在一定時間內(nèi)所訪的文件僅限于某個文件目錄之下，該文件目錄可設(shè)置為當(dāng)前目錄。錄之下，該文件目錄可設(shè)置為當(dāng)前目錄。把從當(dāng)前目錄開始直到數(shù)據(jù)文件為止構(gòu)成的路徑把從當(dāng)前目錄開始直到數(shù)據(jù)文件為止構(gòu)成的路徑名叫做名叫做相對路徑相對路徑。例如：用戶。例如：用戶B的當(dāng)前目錄是的當(dāng)前目錄是E，則，則可使用相對路徑名可使用相對路徑名“J”來訪問自己的來訪問自己的J文件。文件。404）增加和刪除目錄）增加和刪除目錄l增加目錄：增加目錄：用戶可為自己建立用戶可為自己建立UFD，并可再創(chuàng)建子目錄。創(chuàng)建，并可再創(chuàng)建子目錄。創(chuàng)建文件時，先查看自己的文件時，先查看自己的UFD及其子目錄，無重名文及其子目錄，無重名文件則在

30、件則在UFD或某子目錄中增加一個新目錄項(xiàng)?；蚰匙幽夸浿性黾右粋€新目錄項(xiàng)。l刪除目錄：刪除目錄：若為空目錄，可直接刪除目錄項(xiàng)。若為空目錄，可直接刪除目錄項(xiàng)。若非空目錄，則：若非空目錄，則：a、不刪除非空目錄。采用遞規(guī)方式刪除。、不刪除非空目錄。采用遞規(guī)方式刪除。b、可刪除非空目錄。所有文件、可刪除非空目錄。所有文件/子目錄同時刪除。子目錄同時刪除。MS-DOS41目錄查詢技術(shù)一目錄查詢技術(shù)一l線性檢索法（順序檢索）：線性檢索法（順序檢索）：a.單級目錄中單級目錄中，利用用戶提供的文件名，利用順，利用用戶提供的文件名，利用順序查找法，從文件目錄中找到指名文件的目錄項(xiàng)。序查找法，從文件目錄中找到指名

31、文件的目錄項(xiàng)。b.在樹型目錄中在樹型目錄中，用戶提供的文件名是由多個文，用戶提供的文件名是由多個文件分量名組成的路徑名，此時須對多級目錄進(jìn)行件分量名組成的路徑名，此時須對多級目錄進(jìn)行查找查找6.3.3、目錄查詢技術(shù)、目錄查詢技術(shù)421.1.4Bin7Dev14 Lib9Etc6Usr8tmp根目錄文件根目錄文件1326.1.19dick30Erik51Jim26Ast45bal49626.6.64grant92book60mbox81minik17src假定用戶給定的文件路徑名是假定用戶給定的文件路徑名是/usr/ast/mbox，則查，則查找過程如下：找過程如下：/usr的目錄文件的目錄文件

32、/usr/ast的目錄文件的目錄文件43目錄查詢技術(shù)二目錄查詢技術(shù)二lHash方法：方法：建立一張建立一張Hash索引文件目錄后，便可利用索引文件目錄后，便可利用Hash方方法進(jìn)行查詢。即系統(tǒng)利用用戶提供的文件名并將法進(jìn)行查詢。即系統(tǒng)利用用戶提供的文件名并將它變換為文件目錄的索引值，再利用該索引值到它變換為文件目錄的索引值，再利用該索引值到目錄中去查找。目錄中去查找。lHash沖突沖突n個不同的文件名有可能轉(zhuǎn)換為相同個不同的文件名有可能轉(zhuǎn)換為相同的的Hash值值44l一種處理沖突的有效規(guī)則：一種處理沖突的有效規(guī)則：l（1）利用）利用Hash法索引查找目錄時，目錄項(xiàng)空，表法索引查找目錄時，目錄項(xiàng)

33、空，表示無文件示無文件l（2）如果目錄項(xiàng)中的文件名與指定文件名匹配，）如果目錄項(xiàng)中的文件名與指定文件名匹配，表示找到文件，并找出文件的物理地址。表示找到文件，并找出文件的物理地址。l（3）如果目錄項(xiàng)中的文件名與指定文件名不匹配，）如果目錄項(xiàng)中的文件名與指定文件名不匹配，即即“沖突沖突”。需將。需將Hash值在加上一個常數(shù)，形成值在加上一個常數(shù)，形成新的索引值，再返回第一步重新開始查找。新的索引值，再返回第一步重新開始查找。456.4文件共享文件共享系統(tǒng)允許多個用戶（進(jìn)程）共享同一份系統(tǒng)允許多個用戶（進(jìn)程）共享同一份文件，在系統(tǒng)中只需保留共享文件的一文件，在系統(tǒng)中只需保留共享文件的一份副本。份副

34、本。l基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式l利用符號鏈實(shí)現(xiàn)文件共享利用符號鏈實(shí)現(xiàn)文件共享6.4.1基于有向無循環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享允許一個文件可以有多個父目錄，這樣雖會破壞樹的特性，但這些用戶可用對稱的方式實(shí)現(xiàn)文件共享，而不必再通過其屬主目錄來訪問。46476.4.1基于有向無循環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享引入引入：l在樹型結(jié)構(gòu)目錄中，多用戶要共享一個文件，必須在樹型結(jié)構(gòu)目錄中，多用戶要共享一個文件，必須將共享文件鏈接到多個用戶目錄中。將共享文件鏈接到多個用戶目錄中。如何建立如何建立B目錄與共享文件的鏈接呢？目錄與共享文件的鏈接呢？l方法一：在目錄文件中每個目錄項(xiàng)是原始的方法一：在目錄文件中每個目錄項(xiàng)

35、是原始的FCB，則在鏈接時，必須將文件的物理地址則在鏈接時，必須將文件的物理地址COPY到到B目目錄中。錄中。l缺點(diǎn)缺點(diǎn)：以后：以后B或或C繼續(xù)向該文件添加的內(nèi)容（盤塊）繼續(xù)向該文件添加的內(nèi)容（盤塊）將不能被共享。將不能被共享。ABCBBBCCCCCCC?BA根目錄盤塊數(shù)盤塊數(shù)盤塊號盤塊號filec盤塊數(shù)盤塊數(shù)盤塊號盤塊號文件名文件名2文件名文件名1物理地址物理地址盤塊號盤塊號盤塊數(shù)盤塊數(shù)C目錄文件目錄文件B目錄文件目錄文件盤塊數(shù)盤塊數(shù)盤塊號盤塊號filec盤塊數(shù)盤塊數(shù)盤塊號盤塊號文件名文件名2文件名文件名1盤塊號盤塊號盤塊數(shù)盤塊數(shù)48文件目錄中只設(shè)置文件名及指向相應(yīng)索引結(jié)點(diǎn)的指文件目錄中只設(shè)

36、置文件名及指向相應(yīng)索引結(jié)點(diǎn)的指針；針；文件的物理地址及其它的文件屬性等信息只存放在文件的物理地址及其它的文件屬性等信息只存放在索引結(jié)點(diǎn)中；索引結(jié)點(diǎn)中；C用戶文件目錄用戶文件目錄CmnFile1Owner=CCount=2物理地址物理地址索引結(jié)點(diǎn)索引結(jié)點(diǎn)CmnFile1B用戶文件目錄用戶文件目錄CmnFile1鏈接計鏈接計數(shù)數(shù)缺點(diǎn)：用戶缺點(diǎn)：用戶C不再需要此文件時不能執(zhí)行刪除不再需要此文件時不能執(zhí)行刪除6.4.2基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式496.4.3利用符號鏈實(shí)現(xiàn)文件共享利用符號鏈實(shí)現(xiàn)文件共享符號鏈與符號鏈接符號鏈與符號鏈接l由系統(tǒng)創(chuàng)建一個由系統(tǒng)創(chuàng)建一個LinkLink類型新

37、文件，新文件中包含類型新文件，新文件中包含被鏈接（共享）文件的路徑名。被鏈接（共享）文件的路徑名。l要訪問共享文件，則必須先訪問要訪問共享文件，則必須先訪問LinkLink新文件，此新文件，此時將被時將被OSOS截獲，截獲，OSOS根據(jù)新文件中的路徑名去讀共根據(jù)新文件中的路徑名去讀共享文件，這種方式稱為享文件，這種方式稱為符號鏈接符號鏈接。l只有文件主（文件創(chuàng)建者）才擁有指向文件索引只有文件主（文件創(chuàng)建者）才擁有指向文件索引結(jié)點(diǎn)的指針。因此，文件主可隨時刪除此文件結(jié)點(diǎn)的指針。因此，文件主可隨時刪除此文件50優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)：l能夠鏈接任何地方的文件能夠鏈接任何地方的文件l按路徑查找的訪問開銷大，

38、需要冗余的索引結(jié)點(diǎn)按路徑查找的訪問開銷大，需要冗余的索引結(jié)點(diǎn)l允許使用多個不同的名字訪問共享文件，因此遍允許使用多個不同的名字訪問共享文件，因此遍歷文件系統(tǒng)時會重復(fù)訪問此共享文件。歷文件系統(tǒng)時會重復(fù)訪問此共享文件。filecfilebOwner=C類型：普通類型：普通文件物理地址文件物理地址Owner=B類型：類型：LINK文件物理地址文件物理地址C的目錄的目錄B的目錄的目錄文件文件filec文件文件fileb符號鏈接符號鏈接符號鏈符號鏈6.5 文件保護(hù)影響文件安全性因素：l(1)人為因素：有意或無意的（錯誤）行為；人為因素：有意或無意的（錯誤）行為；l(2)系統(tǒng)因素：系統(tǒng)的某些（個）部分出現(xiàn)

39、異常；磁系統(tǒng)因素：系統(tǒng)的某些（個）部分出現(xiàn)異常；磁盤故障盤故障l(3)自然因素：時間的推移，磁盤上的數(shù)據(jù)溢出或消自然因素：時間的推移，磁盤上的數(shù)據(jù)溢出或消失。失。為確保系統(tǒng)安全性，可采取三方面的措施：l(1) 通過存取控制機(jī)制，防止由人為因素所造成的文件不安全性。l(2) 采取系統(tǒng)容錯技術(shù)，防止系統(tǒng)部分的故障所造成的文件的不安全性。l(3) 建立后備系統(tǒng)，防止由自然因素所造成的不安全性。516.5.1 保護(hù)域(Protection Domain)1. 訪問權(quán)l(xiāng)把一個進(jìn)程能對某對象執(zhí)行操作的權(quán)力，稱為訪問權(quán)(Access right)。l每個訪問權(quán)可用一個有序?qū)?對象名，權(quán)集)表示，如某進(jìn)程對文

40、件F1有讀和寫的權(quán)力，可將該進(jìn)程訪問權(quán)表示為(F1，R/W)2. 保護(hù)域l“域”是進(jìn)程對一組對象訪問權(quán)的集合，進(jìn)程只能在指定域內(nèi)執(zhí)行操作。這樣，“域”也就規(guī)定了進(jìn)程所能訪問的對象和能執(zhí)行的操作。523. 進(jìn)程和域間的靜態(tài)聯(lián)系l在進(jìn)程和域之間可以一一對應(yīng)，即一個進(jìn)程只聯(lián)系著一個域。這意味著，在進(jìn)程的整個生命期中，其可用資源是固定的，我們把這種域稱為“靜態(tài)域”。l在這種情況下，進(jìn)程運(yùn)行的全過程都是受限于同一個域，這將會使賦予進(jìn)程的訪問權(quán)超過了實(shí)際需要。534. 進(jìn)程和域間的動態(tài)聯(lián)系方式l在進(jìn)程和域之間，也可以是一對多的關(guān)系，即一個進(jìn)程可以聯(lián)系著多個域。在此情況下，可將進(jìn)程的運(yùn)行分為若干個階段，其每

41、個階段聯(lián)系著一個域，這樣便可根據(jù)運(yùn)行的實(shí)際需要來規(guī)定在進(jìn)程運(yùn)行的每個階段中所能訪問的對象。547.5.2 訪問矩陣1. 基本的訪問矩陣l訪問矩陣中的行代表域，列代表對象，矩陣中的每一項(xiàng)是由一組訪問權(quán)組成的，每一項(xiàng)訪問權(quán)access(i, j)定義了在域Di中執(zhí)行的進(jìn)程能對對象Qj所施加的操作集。552. 具有域切換權(quán)的訪問矩陣l為了實(shí)現(xiàn)在進(jìn)程和域之間的動態(tài)聯(lián)系，應(yīng)能夠?qū)⑦M(jìn)程從一個保護(hù)域切換到另一個保護(hù)域。為了能對進(jìn)程進(jìn)行控制，同樣應(yīng)將切換作為一種權(quán)力，僅當(dāng)進(jìn)程有切換權(quán)時，才能進(jìn)行這種切換。566.5.3訪問矩陣的修改1. 拷貝權(quán)(Copy Right)l我們可利用拷貝權(quán)將在某個域中所擁有的訪問

42、權(quán)(access(i, j)擴(kuò)展到同一列的其它域中。l凡是在訪問權(quán)(access(i, j)上加星號(*)者，都表示在i域中運(yùn)行的進(jìn)程能將其對對象j的訪問權(quán)復(fù)制成在任何域中對同一對象的訪問權(quán)。572. 所有權(quán)(Owner Right)l人們不僅要求能將已有的訪問權(quán)進(jìn)行有控制的擴(kuò)散，而且同樣需要能增加某種訪問權(quán)，或者能刪除某種訪問權(quán)。此時，可利用所有權(quán)(O)來實(shí)現(xiàn)這些操作。 l如果在access(i, j)中包含所有權(quán)(O)，則在域Di上運(yùn)行的進(jìn)程可以增加或刪除其在j列上任何域中的訪問權(quán)。583. 控制權(quán)(Control Right)l控制權(quán)則可用于改變矩陣內(nèi)同一行中(域中)的各項(xiàng)訪問權(quán)，亦即，

43、用于改變在某個域中運(yùn)行的進(jìn)程對不同對象的訪問權(quán)的。l如果在access(i，j)中包含了控制權(quán)(Control)，則在域Di中運(yùn)行的進(jìn)程可以刪除在域Dj中運(yùn)行的進(jìn)程對各對象的任何訪問權(quán)。596.5.4 訪問矩陣的實(shí)現(xiàn)每個用戶(進(jìn)程)所需訪問的對象通常都很有限，訪問矩陣中絕大多數(shù)項(xiàng)都會是空項(xiàng)，因而訪問矩陣是一個非常稀疏的矩陣。因此實(shí)現(xiàn)的方法是將矩陣按列劃分，或者按行劃分，以分別形成訪問控制表或訪問權(quán)力表。601. 訪問控制表(Access Control List)l這是指對訪問矩陣按列(對象)劃分，為每一列建立一張訪問控制表ACL。在該表中，已把矩陣中屬于該列的所有空項(xiàng)刪除，此時的訪問控制表是

44、由一有序?qū)?域，權(quán)集)所組成的。l當(dāng)對象是文件時，便把訪問控制表存放在該文件的文件控制表中，或放在文件的索引結(jié)點(diǎn)中，作為該文件的存取控制信息。612. 訪問權(quán)限(Capabilities)表l把訪問矩陣按行(即域)劃分，便可由每一行構(gòu)成一張訪問權(quán)限表。換言之，這是由一個域?qū)γ恳粋€對象可以執(zhí)行的一組操作所構(gòu)成的表。l當(dāng)域?yàn)橛脩?進(jìn)程)、對象為文件時，訪問權(quán)限表便可用來描述一個用戶(進(jìn)程)對每一個文件所能執(zhí)行的一組操作。62 域D2訪問權(quán)限表大多數(shù)系統(tǒng)都同時采用訪問控制表和訪問權(quán)限表。當(dāng)一個進(jìn)程第一次試圖訪問一個對象時，必須先檢查訪問控制表，根據(jù)返回結(jié)果，為該進(jìn)程建立訪問權(quán)限(表)，之后該進(jìn)程可直

45、接利用這一返回的權(quán)限去訪問該對象。當(dāng)進(jìn)程不再需要對該對象進(jìn)行訪問時，便可撤消該訪問權(quán)限。63646.6外存分配方式外存分配方式連續(xù)分配連續(xù)分配順序式文件結(jié)構(gòu)順序式文件結(jié)構(gòu)鏈接分配鏈接分配鏈接式文件結(jié)構(gòu)鏈接式文件結(jié)構(gòu)索引分配索引分配索引式文件結(jié)構(gòu)索引式文件結(jié)構(gòu) 外存分配方式即文件的物理組織形式。文件的物外存分配方式即文件的物理組織形式。文件的物理結(jié)構(gòu)與外存分配方式有關(guān)，采用不同的分配方式時，理結(jié)構(gòu)與外存分配方式有關(guān)，采用不同的分配方式時，將形成不同的文件物理結(jié)構(gòu)。將形成不同的文件物理結(jié)構(gòu)。分配方式分配方式 文件物理結(jié)構(gòu)文件物理結(jié)構(gòu)656.6.1 6.6.1 連續(xù)分配連續(xù)分配1 1、連續(xù)分配方式原

46、理：、連續(xù)分配方式原理：l為每一個文件分配一組相鄰接的盤塊；為每一個文件分配一組相鄰接的盤塊；l把邏輯文件中的記錄順序的存儲到鄰接的各物理把邏輯文件中的記錄順序的存儲到鄰接的各物理盤塊中，此時的文件結(jié)構(gòu)稱為順序文件結(jié)構(gòu)。盤塊中，此時的文件結(jié)構(gòu)稱為順序文件結(jié)構(gòu)。目錄目錄26f418list314tr20coulengthstarfile04812159131620172126101418223711151923coutrflist663 3、連續(xù)分配的優(yōu)缺點(diǎn)、連續(xù)分配的優(yōu)缺點(diǎn)l順序訪問容易，并可實(shí)現(xiàn)直接存取；順序訪問容易，并可實(shí)現(xiàn)直接存取；l順序訪問速度快；（磁頭的移動距離最少）順序訪問速度快；

47、（磁頭的移動距離最少）l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：要求有連續(xù)的存儲空間（定期做緊湊處要求有連續(xù)的存儲空間（定期做緊湊處理）、必須事先知道文件的長度。理）、必須事先知道文件的長度。2 2、外部碎片問題、外部碎片問題l隨著空間的分配和回收，磁盤空間會出現(xiàn)一些隨著空間的分配和回收，磁盤空間會出現(xiàn)一些小的、難以再利用的連續(xù)區(qū)，稱為外存的碎片。小的、難以再利用的連續(xù)區(qū)，稱為外存的碎片。l“碎片碎片”的解決方法的解決方法“緊湊緊湊”676.6.2 6.6.2 鏈接分配鏈接分配將文件裝到多個將文件裝到多個離散離散的盤塊中，是離散的分配方式。的盤塊中，是離散的分配方式。原理：原理： 通過在每個盤塊上的鏈接指針，將同屬于一個

48、文件的通過在每個盤塊上的鏈接指針，將同屬于一個文件的多個離散的盤塊鏈接成一個鏈表，形成多個離散的盤塊鏈接成一個鏈表，形成鏈接式文件結(jié)鏈接式文件結(jié)構(gòu)構(gòu)。物理文件稱為。物理文件稱為鏈接文件鏈接文件。類型：類型：l隱式鏈接隱式鏈接l顯式鏈接顯式鏈接681、隱式鏈接隱式鏈接l在文件的每個在文件的每個目錄項(xiàng)目錄項(xiàng)中，都含有指向鏈接文件第中，都含有指向鏈接文件第一盤塊和最后一個盤塊的指針。一盤塊和最后一個盤塊的指針。l每個每個盤塊中盤塊中都有指向下一個盤塊的指針。都有指向下一個盤塊的指針。l特點(diǎn)：特點(diǎn)：只適合于順序訪問，隨機(jī)訪問效率極低。只適合于順序訪問，隨機(jī)訪問效率極低。69隱式鏈接隱式鏈接目錄目錄起始

49、塊號起始塊號:4結(jié)束塊號結(jié)束塊號:2文件名文件名:jeep01236789451011702、顯式鏈接、顯式鏈接l把用于鏈接文件各物理塊的指針，顯式地存放在把用于鏈接文件各物理塊的指針，顯式地存放在內(nèi)存內(nèi)存的一張的一張“鏈接表鏈接表”中。該表在整個磁盤只設(shè)置中。該表在整個磁盤只設(shè)置一張。即一張。即文件分配表文件分配表（FAT）。序號為盤塊號）。序號為盤塊號0.n-1lFCB（文件控制塊）：每個文件的首盤塊號作為（文件控制塊）：每個文件的首盤塊號作為文件地址記錄在文件地址記錄在FCB中。中。710122EOF3475678物理塊號物理塊號FAT81FCB物理地址物理地址:4顯式鏈接顯式鏈接726

50、.6.36.6.3 FATFAT和和NTFSNTFS技術(shù)技術(shù)微軟的文件系統(tǒng)：微軟的文件系統(tǒng)：lFAT12早期早期MS-DOS系統(tǒng)系統(tǒng)lFAT16MS-DOSlFAT32Win95、Win98lNTFSWin NT、Win2000、Win xp上述文件分配方式基本類似于上述文件分配方式基本類似于顯式鏈接顯式鏈接73“卷卷”概念的引入：概念的引入：源于早期的源于早期的MS-DOS的的FAT文件系統(tǒng)。文件系統(tǒng)。支持將支持將一個物理磁盤一個物理磁盤分成分成四個邏輯磁盤四個邏輯磁盤，每個邏輯盤，每個邏輯盤就是一個就是一個卷卷（分區(qū)）。（分區(qū)）。C、D、E、F四個卷。四個卷。每個卷每個卷都是一個能被單獨(dú)格

51、式化的使用的都是一個能被單獨(dú)格式化的使用的邏輯單元邏輯單元。都劃出單的區(qū)域存放自己的都劃出單的區(qū)域存放自己的目錄和目錄和FAT表表，以及自己，以及自己的邏輯驅(qū)動器字母。的邏輯驅(qū)動器字母。每個分區(qū)中都配有兩張相同的文件分配表每個分區(qū)中都配有兩張相同的文件分配表FAT1和和FAT2。741、FAT12：l1）以盤塊為基本分配單位）以盤塊為基本分配單位在早期的在早期的MS-DOS系統(tǒng)中。采用顯式鏈接的方式。系統(tǒng)中。采用顯式鏈接的方式。每個磁盤分區(qū)都有每個磁盤分區(qū)都有FAT表。文件的首盤塊號放在自己表。文件的首盤塊號放在自己的的FCB中，中，F(xiàn)AT的每個表項(xiàng)中存放下一個盤塊號。的每個表項(xiàng)中存放下一個盤

52、塊號。例如：例如：下面計算該文件系統(tǒng)中，磁盤的最大容量。下面計算該文件系統(tǒng)中，磁盤的最大容量。FAT表項(xiàng)為表項(xiàng)為12位。位。FAT表中最多有表中最多有個表項(xiàng)。個表項(xiàng)。盤塊大小盤塊大小512B，每個磁盤分區(qū)的容量為，每個磁盤分區(qū)的容量為一個物理磁盤共四個分區(qū)，總?cè)萘繛橐粋€物理磁盤共四個分區(qū)，總?cè)萘繛?0962MB(4096*512B)8MB750EOF122EOF34756078物理塊號物理塊號FAT81FCBA物理地址物理地址:4MS-DOS的文件物理結(jié)構(gòu)的文件物理結(jié)構(gòu)FCBB物理地址物理地址:6例例1：MS-DOS的文件物理結(jié)構(gòu)的文件物理結(jié)構(gòu)文文件件A占用盤塊號：占用盤塊號：4、7、8、1、

53、2文件文件B占用盤塊號：占用盤塊號：6、0762）簇的基本概念）簇的基本概念為了適應(yīng)不斷增大的磁盤容量的需要，以為了適應(yīng)不斷增大的磁盤容量的需要，以簇簇為基本單為基本單位進(jìn)行分配。位進(jìn)行分配。簇是一組連續(xù)的扇區(qū)。簇的大小一般為簇是一組連續(xù)的扇區(qū)。簇的大小一般為2n個個盤塊。盤塊。MS-DOS中，簇的容量：中，簇的容量：一個、一個、2個、個、4個、個、8個個扇區(qū)扇區(qū)簇為一個扇區(qū)時，磁盤容量：簇為一個扇區(qū)時，磁盤容量：簇為兩個扇區(qū)時，磁盤容量：簇為兩個扇區(qū)時，磁盤容量：簇為四個扇區(qū)時，磁盤容量：簇為四個扇區(qū)時，磁盤容量：簇為八個扇區(qū)時，磁盤容量：簇為八個扇區(qū)時，磁盤容量：8MB16MB32MB64

54、MB簇的優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)不斷增大的磁盤容量。缺點(diǎn)：簇內(nèi)碎片簇的優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)不斷增大的磁盤容量。缺點(diǎn)：簇內(nèi)碎片772、FAT16FAT12表最多只允許表最多只允許4096個表項(xiàng)，即最多分為個表項(xiàng)，即最多分為4096個簇。解決辦法：增加個簇。解決辦法：增加FAT表的寬度，以增加表的寬度，以增加FAT表表的表項(xiàng)數(shù)目。的表項(xiàng)數(shù)目。FAT16FAT表寬度表寬度16位。最多允許位。最多允許65536個表項(xiàng)。個表項(xiàng)。（216=65536）即最多可有）即最多可有65536個簇。個簇。把具有把具有16位表寬的位表寬的FAT表稱為表稱為FAT16。簇中的盤塊數(shù)可為簇中的盤塊數(shù)可為4、8、16、32、64，因此，因此，最大

55、最大分區(qū)空間：分區(qū)空間：216 *64*512=2048MB缺點(diǎn)：簇內(nèi)碎片太大。缺點(diǎn)：簇內(nèi)碎片太大。FAT12和和FAT16不支持長文件名，受不支持長文件名，受8+3格式限制。格式限制。783、FAT32用用32位表示位表示FAT表的表項(xiàng)寬度。最多允許表的表項(xiàng)寬度。最多允許232個表項(xiàng)個表項(xiàng)FAT32的每個簇都固定為的每個簇都固定為4KB。FAT32分區(qū)的最大空間分區(qū)的最大空間4KB * 232=16TBFAT32主要應(yīng)用于主要應(yīng)用于Win98及后續(xù)及后續(xù)Windows系統(tǒng)。系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簇較小，簇較小，簇內(nèi)碎片減少簇內(nèi)碎片減少。支持的磁盤容量大。支持的磁盤容量大缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、文件分配表

56、太大，文件分配表太大，運(yùn)行速度慢運(yùn)行速度慢。 2、有最小管理空間限制。卷至少有、有最小管理空間限制。卷至少有65537個個簇，所以簇，所以不支持不支持容量容量小于小于512MB的分區(qū)。的分區(qū)。 3、單個文件長度、單個文件長度不能大于不能大于4GB 4、不能保持向下兼容。、不能保持向下兼容。794、NTFS1）NTFS新特性新特性l適用于適用于Win2000、xp、2003等。等。l使用了使用了64位磁盤地址。支持位磁盤地址。支持264字節(jié)磁盤分區(qū)。字節(jié)磁盤分區(qū)。l支持長文件名，支持長文件名，255個字符。個字符。l具有容錯功能。具有容錯功能。l提供了數(shù)據(jù)的一致性。提供了數(shù)據(jù)的一致性。l提供了文

57、件加密、文件壓縮。提供了文件加密、文件壓縮。802）NTFS的磁盤組織的磁盤組織l以以簇簇作為空間分配和回收的基本單位。一個簇包含作為空間分配和回收的基本單位。一個簇包含2n個個盤塊盤塊，大多數(shù)情況下，簇大小為，大多數(shù)情況下，簇大小為4kB。l支持扇區(qū)大小不是支持扇區(qū)大小不是512字節(jié)的字節(jié)的非標(biāo)準(zhǔn)磁盤非標(biāo)準(zhǔn)磁盤。3）NTFS的文件組織的文件組織l以以卷卷為單位，將一個卷中的所有文件信息、目錄信息、可為單位，將一個卷中的所有文件信息、目錄信息、可用的未分配空間信息，以文件記錄的方式記錄在主控文件用的未分配空間信息，以文件記錄的方式記錄在主控文件表中（表中（MFT）。）。每個文件占一行，每個文件

58、占一行，大小固定為大小固定為1KB，稱為稱為該文件的元數(shù)據(jù)該文件的元數(shù)據(jù)，也稱，也稱文件控制字文件控制字。l元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)文件較小時，文件較小時，文件的所有信息都存儲在元數(shù)據(jù)中文件的所有信息都存儲在元數(shù)據(jù)中l(wèi)文件較大時，文件較大時，文件的一部分屬性存儲在元數(shù)據(jù)中，其他屬文件的一部分屬性存儲在元數(shù)據(jù)中，其他屬性，如文件內(nèi)容放在其他簇中，并用指針鏈接。性，如文件內(nèi)容放在其他簇中，并用指針鏈接。814）NTFS的不足之處的不足之處l只能被只能被WinNT識別。識別。NTFS可存取可存取FAT系統(tǒng)文件，但是，系統(tǒng)文件，但是，反之不可以。即缺乏兼容性。反之不可以。即缺乏兼容性。826.6.4 6.6.4

59、索引分配索引分配1 1、鏈接分配方式的缺點(diǎn)：、鏈接分配方式的缺點(diǎn)：l不能支持高效的直接存取不能支持高效的直接存取lFATFAT需要占用較大的內(nèi)存空間需要占用較大的內(nèi)存空間2 2、單級索引分配、單級索引分配l基本思想：基本思想：將每個文件對應(yīng)的盤塊號集中存放將每個文件對應(yīng)的盤塊號集中存放l方法：方法：為每個文件分配一個索引塊（表），該為每個文件分配一個索引塊（表），該文件的所有盤塊號記錄在內(nèi)。文件的所有盤塊號記錄在內(nèi)。83索引分配方式的索引分配方式的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)：l是一種離散分配方式，不會產(chǎn)生外部碎片是一種離散分配方式，不會產(chǎn)生外部碎片l支持直接訪問支持直接訪問l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：花費(fèi)較多的外存空間花

60、費(fèi)較多的外存空間04812159131620172126101418223711151923countFile塊序號塊序號Jeep19目錄目錄 9 16 1 10 22 -119索引表索引表843、多級索引分配、多級索引分配l基本思想：基本思想： 為大文件分配磁盤空間時，可形成多個索引塊，為大文件分配磁盤空間時，可形成多個索引塊，需建立索引塊的索引，放到一個索引塊中，形需建立索引塊的索引，放到一個索引塊中，形成兩級索引分配方式。成兩級索引分配方式。l如果文件非常大，還可用三級、四級索引分配如果文件非常大，還可用三級、四級索引分配方式。方式。85第二級索引第二級索引012105106254356