42 文件的組織結(jié)構(gòu)及存取方法ppt課件

1、4.2 文件的組織構(gòu)造及存取方法 文件組織構(gòu)造分為文件的邏輯構(gòu)造file logical structure和文件的物理構(gòu)造file physical structure。前者是從用戶的觀念出發(fā)，所看到的是獨(dú)立于文件物理特性的文件組織方式，是用戶可以直接處置的數(shù)據(jù)及其構(gòu)造。而后者那么是文件在外存上詳細(xì)的存儲(chǔ)構(gòu)造。 4.2.1 文件的邏輯構(gòu)造所謂文件的邏輯構(gòu)培育是從用戶觀念出發(fā)所見(jiàn)到的文件構(gòu)造。它通常分為兩種方式：記錄式文件和流式文件。 記錄式文件在邏輯上總是被看成一組順序的記錄集合，是一種有構(gòu)造的文件組織，它又分成定長(zhǎng)記錄文件和變長(zhǎng)記錄文件。而流式文件又稱無(wú)構(gòu)造文件，是指文件內(nèi)部不再劃分記錄，

2、它是由一組相關(guān)信息組合成的有序字符流。這種文件的長(zhǎng)度直接按字節(jié)計(jì)算。4.2.2 文件的物理構(gòu)造文件的物理構(gòu)造那么是指文件在外部存儲(chǔ)介質(zhì)上的存放方式，也叫文件的存儲(chǔ)構(gòu)造。它對(duì)文件的存取方法有較大的影響。文件在邏輯上看都是延續(xù)的，但在物理介質(zhì)上存放時(shí)卻不一定延續(xù)。下面是幾種根本的文件物理存儲(chǔ)組織方式。1.延續(xù)文件延續(xù)文件是基于磁帶設(shè)備的最簡(jiǎn)單的物理文件構(gòu)造，它是把一個(gè)邏輯上延續(xù)的文件信息存放在延續(xù)編號(hào)的物理塊中。 例如文件file1長(zhǎng)度為2500字節(jié)，存放在延續(xù)分塊的磁帶上，每塊大小設(shè)為512字節(jié)，這樣它要占用5塊。設(shè)首塊編號(hào)是11，file1在帶上的存放方式如圖4.3所示。首塊編號(hào)11文件長(zhǎng)度5

3、1112131415文件闡明磁帶file1圖4.3 延續(xù)文件存放方式 延續(xù)文件的優(yōu)點(diǎn)是在順序存取時(shí)速度較快，常用于存放系統(tǒng)文件，如操作系統(tǒng)文件、編譯程序文件和其它由系統(tǒng)提供的適用程序文件。由于這類文件往往被從頭至尾依次存取。 也存在如下缺陷： 第一，要求建立文件時(shí)就確定它的長(zhǎng)度，依此來(lái)分配相應(yīng)的存儲(chǔ)空間，這往往很難實(shí)現(xiàn)。第二，它不便于文件的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。第三，能夠出現(xiàn)外部碎片，就是在存儲(chǔ)介質(zhì)上存在很多空閑塊，但它們都不延續(xù)，無(wú)法被延續(xù)文件運(yùn)用，呵斥浪費(fèi)。2.串連文件為了使系統(tǒng)能找到下一個(gè)邏輯塊所在的物理塊，可在各物理塊中設(shè)立一個(gè)指針?lè)Q為銜接字，它指示該文件的下一個(gè)物理塊，如圖4.4所示。 文件A在

4、邏輯上有3塊：02塊；而對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)卻是90、65和71，最后一塊的銜接字為NULL，表示該塊是文件結(jié)尾，即沒(méi)有后繼塊。新的問(wèn)題 ： 普通僅適于對(duì)信息的順序訪問(wèn)，而不利于對(duì)文 件的隨機(jī)存取。 每個(gè)物理塊上添加了一個(gè)銜接字，為信息管理添加了一些費(fèi)事。首物理塊9090塊6565塊7171塊Null文件A的闡明圖4.4 串聯(lián)文件3.索引文件索引文件是實(shí)現(xiàn)非延續(xù)分配的另一種方案：系統(tǒng)為每個(gè)文件建立一個(gè)索引表，其中的表項(xiàng)指出存放該文件的各個(gè)物理塊號(hào)，而整個(gè)索引表由文件闡明項(xiàng)指出，如圖4.5所示。這種構(gòu)造除了具備串連文件的優(yōu)點(diǎn)之外，還抑制了它的缺陷，它可以方便地進(jìn)展隨機(jī)存取。 但是這種組織方式需求添加索

5、引表，添加了空間開(kāi)銷。 A文件的索引指針257348NULL25塊48塊73塊0123圖4.5 索引文件4.多重索引文件當(dāng)文件很大時(shí)，不僅存放文件信息需求大量盤(pán)塊，而且相應(yīng)的索引表也必然很大。例如，假設(shè)盤(pán)塊大小為1KB，那么長(zhǎng)度為100KB的文件就需求100個(gè)盤(pán)塊，索引表至少包含100項(xiàng)；假設(shè)文件大小為1000KB，那么相應(yīng)索引表項(xiàng)要有1000項(xiàng)。設(shè)盤(pán)塊號(hào)用4B表示，上述第二種情況下，索引表就至少占用4000B約4KB。 很顯然，在這種情況下把索引表整個(gè)放在內(nèi)存是不適宜的，而且不同文件的大小不同，文件在運(yùn)用過(guò)程中很能夠需求擴(kuò)展空間。 單索引表構(gòu)造已無(wú)法滿足靈敏性和節(jié)省內(nèi)存的需求，為此人們提出多

6、重索引構(gòu)造又稱多級(jí)索引構(gòu)造。 這種方法具有普通索引文件的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著間接索引需求多次訪問(wèn)磁盤(pán)而影響速度的缺陷。4.2.3 文件的存取方法順序存取方法進(jìn)程從文件開(kāi)場(chǎng)處順序讀取文件中一切字節(jié)或者記錄，不可以跳過(guò)某些內(nèi)容，也不可以非順序讀取，即按照邏輯順序依次存取文件中的內(nèi)容。這種存取方式最為簡(jiǎn)單，在以磁帶為存儲(chǔ)介質(zhì)的系統(tǒng)中，用這種順序存取方法是非常方便的。對(duì)文件的大量操作是讀和寫(xiě)。可以用一個(gè)讀寫(xiě)指針rp指向下一次要讀出的記錄的起始地址，那么當(dāng)該記錄讀出后，對(duì)rp作相應(yīng)的修正。例如對(duì)定長(zhǎng)記錄文件，有 rpi+1=rpi+L其中，L是記錄長(zhǎng)度。 2.隨機(jī)存取方法隨機(jī)存取是把文件視為帶有編號(hào)的塊或記錄，每塊的大小通常是一樣的，它們被操作系統(tǒng)作為最小的定位單位。 隨機(jī)存取文件允許隨意讀出或?qū)懭雺K，對(duì)文件的存取不限定順序?qū)τ谧冮L(zhǎng)記錄構(gòu)造的文件，用計(jì)算從頭至指定記錄的長(zhǎng)度來(lái)確定讀寫(xiě)位移的方式是很不方便的，通常采用索引表組織方式，如圖4.6所示。 L0L1LiR0R1Ri 01 i索引號(hào)長(zhǎng)度指針?biāo)饕磉壿嬑募D4.6 變長(zhǎng)記錄文件3. 其它存取方法4. 成塊和緩沖 磁盤(pán)系統(tǒng)是典型的成塊I/O系統(tǒng)：由扇區(qū)大小來(lái)定義物理塊的大小，一切的磁盤(pán)I/O都以塊為根本單位，各塊大小一樣。文件邏輯記錄的大小并不一定恰好等于物