軟件技術(shù)基礎-文件管理

1、2.6 文件管理文件的基本概念1文件的組織結(jié)構(gòu)2文件的目錄3文件的共享、保護和加密4文件存儲空間的管理5文件的操作62.6.1 文件的基本概念文件：具有文件名的一組相關(guān)信息的集合，是信息組織的一種通用形式。操作系統(tǒng)中管理文件的機構(gòu)，提供文件存儲和訪問等功能。文件系統(tǒng)：文件名：由一串字符構(gòu)成，用戶利用文件名來訪 問文件。文件的屬性除文件的具體內(nèi)容外，還需關(guān)心： 文件類型 文件長度 文件的物理位置 文件的存取控制 文件建立的時間文件的分類按用途：系統(tǒng)文件、用戶文件、庫文件按文件保護級別：不保護、執(zhí)行權(quán)限、只讀或只寫權(quán)限按文件中的數(shù)據(jù)形式：文本文件、圖像文件、音視頻文件等按訪問方式：順序存取文件、隨

2、機存取文件按物理結(jié)構(gòu)：連續(xù)式文件、鏈式文件、索引文件按邏輯結(jié)構(gòu)：記錄式文件、流式文件文件系統(tǒng)的功能文件的物理組織（磁盤）存儲空間管理文件的邏輯組織文件信息的組織方式文件名到外存空間的映射文件目錄文件操作的實現(xiàn)文件的共享和保護2.6.2 文件的組織邏輯組織物理組織一、文件的邏輯組織從用戶的角度，研究文件的抽象形式從實現(xiàn)的角度，研究文件的存放形式無結(jié)構(gòu)文件（字符流式）有結(jié)構(gòu)文件（記錄式）定長記錄可變記錄二、文件的物理組織文件在物理存儲空間上的存放、分配和組織方式。連續(xù)結(jié)構(gòu)鏈接結(jié)構(gòu)索引結(jié)構(gòu)要求連續(xù)的存放空間，適合順序存取設備離散存放，邏輯上的先后關(guān)系在物理塊上用鏈表實現(xiàn)，不能隨機存取離散存放，邏輯上

3、的先后關(guān)系通過另外建立的索引文件來實現(xiàn)，通過索引文件來訪問文件的實際存取內(nèi)容?？梢噪S機訪問。一、目錄管理功能1、基本功能：按名存取提供文件名到文件在外存中物理位置的映射2、提高檢索速度合理組織目錄結(jié)構(gòu)，加快檢索速度3、文件共享和文件重名不同名字訪問同一文件共享相同名字訪問不同文件重名2.6.3 文件目錄二、文件控制塊（FCB）FCB用來描述一個文件的文件名、物理位置及其它說明與控制信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。文件控制塊（FCB）包含的內(nèi)容：文件名、文件類型、物理位置、長度、邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、存取權(quán)限、日期時間等相關(guān)信息。目錄是以文件控制塊為元素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，決定了文件控制塊的組織方式。根據(jù)文件名與其存放地

4、址的對照表進行文件的檢索。三、目錄結(jié)構(gòu)目錄的組織結(jié)構(gòu)設計目標是提高檢索效率。一級目錄：整個目錄組織是一個線性結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中的所有文件都建立在一張目錄表中。它主要用于單用戶操作系統(tǒng)。它具有如下的特點：結(jié)構(gòu)簡單；文件多時，目錄檢索時間長；有命名沖突：如重名(多個文件有相同的文件名) 或別名(一個文件有多個不同的文件名)；不便于文件共享。二級目錄：在根目錄下，每個用戶對應一個目錄（第二級目錄）；在用戶目錄下是該用戶的文件，而不再有下級目錄。適用于多用戶系統(tǒng)，各用戶可有自己的專用目錄。多級目錄：或稱為樹型目錄 在文件數(shù)較多時，便于系統(tǒng)和用戶將文件分散管理。適用于較大的文件系統(tǒng)管理。但目錄級別太多時，會增

5、加路徑檢索時間。目錄樹：根結(jié)點根目錄、中間結(jié)點各級子目錄、葉子結(jié)點文件。目錄的上下級關(guān)系：當前目錄(current directory, working directory)、父目錄(parent directory)、子目錄(subdirectory)、根目錄(root directory)等；路徑(path)：目錄名的序列 *絕對路徑：從根目錄開始，到達最終目的地所經(jīng)過的目錄名序列； *相對路徑：從當前目錄開始，到達最終目的地所經(jīng)過的目錄名序列文件重名 *不同目錄下的文件可以重名 *文件路徑 + 文件名 可以唯一標識文件多級目錄組織2.6.4 文件的共享和保護 共享的方式：利用索引結(jié)點指定

6、路徑方式：多個用戶通過相同的路徑訪問同一文件； 共享：一個文件可以讓多個用戶共同使用。符號鏈接方式：建立到另一個目錄或文件路徑的符號鏈文件。例如：快捷方式、URL超級鏈接等。一、文件的共享指定路徑例：ABFCDE用戶1在C目錄下z.txt用戶2在E目錄下用戶1訪問z.txt文件使用. . F z.txt路徑用戶2訪問z.txt文件使用. z.txt路徑二、文件的保護存取控制表 每個文件設置一張存取控制表，為每類用戶規(guī)定存取權(quán)限口令登陸口令訪問口令密碼分級安全管理：網(wǎng)絡級系統(tǒng)級用戶級目錄級文件級網(wǎng)絡訪問權(quán)限設置用戶注冊、登錄控制用戶對文件的訪問權(quán)限每個目錄允許用戶的訪問權(quán)限每個文件允許用戶的操作

7、權(quán)限windows用戶級保護Windows網(wǎng)絡級 目錄級保護三、文件的訪問權(quán)限文件訪問類型：讀read：可讀出文件內(nèi)容；寫write（修改update或添加append）：可把數(shù)據(jù)寫入文件；執(zhí)行execute：可由系統(tǒng)讀出文件內(nèi)容，作為代碼執(zhí)行；刪除delete：可刪除文件；修改訪問權(quán)限：修改文件屬主或訪問權(quán)限。用戶范圍類型：指定用戶用戶組任意用戶訪問類型和用戶范圍的組合：訪問矩陣訪問策略2.6.5 文件存儲空間的管理1.新創(chuàng)建文件的存儲空間（文件長度）分配方式： -預分配：創(chuàng)建文件時一次分配指定的存儲空間，如文件復制時的目標文件。 -動態(tài)分配：需要存儲空間時才分配（創(chuàng)建時無法確定文件長度），

8、如寫入數(shù)據(jù)到文件。2.文件存儲單位：簇（cluster） 文件的存儲空間通常由多個簇（物理塊）組成，每個簇包含若干個連續(xù)的扇區(qū)(sector)。3.磁盤分區(qū)(partition)：通常把一個物理磁盤的存儲空間劃分為幾個相互獨立的部分，稱為“分區(qū)”。4.文件卷(volume)：或稱為“邏輯驅(qū)動器”。在同一個文件卷中使用同一份管理數(shù)據(jù)進行文件分配和外存空閑空間管理，而在不同的文件卷中使用相互獨立的管理數(shù)據(jù)。5.格式化(format)：在一個文件卷上建立文件系統(tǒng)。6. 外存空閑空間管理 外存空閑空間管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常稱為磁盤分配表(DAT)，分配的基本單位是物理塊?？臻e空間的管理方法有：位圖： 每一

9、位表示一個物理塊，取值0和1分別表示空閑和占用?？臻e塊鏈接： 每個空閑物理塊中有指向下一個空閑物理塊的指針，所有空閑塊構(gòu)成一個鏈表。不需要磁盤分配表，節(jié)省空間。每次申請空閑塊只需取出鏈表開頭的空閑塊即可?？臻e文件目錄： 建立一個空閑文件目錄表，每個表項記錄一個空閑文件的起始塊號和大小。2.6.6 文件的操作打開open： 為文件讀寫所進行的準備。給出文件路徑，獲得文件句柄，或文件描述符。將該文件的目錄項讀入到內(nèi)存中。關(guān)閉close： 釋放文件描述符，把該文件在內(nèi)存緩沖區(qū)的內(nèi)容更新到外存上。復制文件句柄dup： 用于子進程與父進程間的文件共享，復制前后的文件句柄有相同的文件名、文件指針和訪問權(quán)限

10、。讀read、寫write和移動文件讀寫指針lseek： 系統(tǒng)為每個打開文件維護一個讀寫指針，它是相對于文件開頭的偏移地址。讀寫指針指向每次文件讀寫的開始位置，在每次讀寫完成后，讀寫指針按照讀寫的數(shù)據(jù)量自動后移相應數(shù)值。執(zhí)行exec：執(zhí)行一個可執(zhí)行文件。創(chuàng)建（create）： 獲得新文件的文件句柄。刪除unlink： 對于符號鏈接和硬鏈接，刪除效果是不同的。獲取文件屬性（stat和fstat）： 參數(shù)為文件名或文件句柄。修改文件名rename；修改文件屬主chown；修改訪問權(quán)限chmod；文件別名控制： 創(chuàng)建鏈接、讀鏈接路徑readlink等。作業(yè)文件目錄的主要作用是什么？使用當前目錄的好處

11、是什么？什么是文件系統(tǒng)？功能是什么？MS DOS的FAT文件系統(tǒng)多級目錄，不支持文件別名，無用戶訪問權(quán)限控制。磁盤文件卷結(jié)構(gòu)FAT表：兩個鏡像，互為備份。文件卷中的每個簇均對應一個FAT表項，文件分配采用鏈式分配方法。每個FAT表項所占位數(shù)是簇編號的位數(shù)，其值（以FAT16為例）：0：表示該簇空閑FF7h：物理壞扇區(qū)FF8h-FFFh：表示該簇是文件的最后一個簇其他值：表示該簇被文件占用，而且表項中的值是文件下一個簇的編號。目錄：是目錄項的順序文件(即大小相同的排序記錄序列)，不對目錄項排序。每個目錄項大小為32字節(jié)，其內(nèi)容包括：文件名（8+3個字符），屬性（包括文件、子目錄和文件卷標識），最

12、后一次修改時間和日期，文件長度，第一個簇的編號。在目錄項中，若第一個字節(jié)為 E5h，則表示空目錄項；若為 05h，則表示文件名的第一個字符為 E5h。文件名不區(qū)分大小寫Windows 2000的文件系統(tǒng)NTFS為改進的多級目錄結(jié)構(gòu)，支持文件別名（符號鏈接方式）；NTFS文件由多個文件屬性構(gòu)成，每個屬性由屬性名和屬性流組成；用戶可自定義屬性；NTFS支持用戶權(quán)限管理：有5種權(quán)限劃分：讀、寫、運行、刪除和修改權(quán)限；支持按用戶、用戶組分配權(quán)限；NTFS文件支持數(shù)據(jù)壓縮功能；NTFS卷結(jié)構(gòu)支持容錯功能；NTFS支持文件操作日志功能；NTFS支持文件加密功能；NTFS支持用戶空間限制功能；Windows

13、 2000的文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與文件系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)NTFS卷結(jié)構(gòu)NTFS的結(jié)構(gòu)以卷為單位，卷與磁盤分區(qū)相關(guān)；卷由一組文件和未分配空間組成；NTFS以簇為基本硬盤分配單位，簇的大小為物理扇區(qū)的整數(shù)倍，通常為2K倍；NTFS卷上的所有數(shù)據(jù)（包括用于引導、定位、空間分配等文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)）都以文件的形式保存；文件引用號：在主文件表中每個文件記錄有一個64位的文件引用號；它由文件號和順序號組成：文件號(48位：47-0)是文件在主文件表中的位置序號順序號(16位：63-48)在每次重復使用該文件記錄時加1NTFS的元文件主文件表（$MFT）：文件記錄數(shù)組，每個記錄為1KB；每個文件對應一個或多個文件記錄

14、；它是主文件表中的主文件表記錄；主文件表副本（$MFTMirr）：是主文件表中前幾項的副本，用于在主文件表不能讀取時的元文件定位；卷結(jié)構(gòu)日志（$LogFile）：記錄所有影響NTFS卷結(jié)構(gòu)的操作，用于系統(tǒng)失敗后的卷恢復；空間分配位圖（$Bitmap）：標識卷中每個簇的分配狀態(tài)，即：空閑和已被分配；引導文件（$Boot）：引導程序代碼；壞簇文件（$BadClus）：記錄卷中據(jù)有損壞位置；卷文件（$Volume）：卷名、文件系統(tǒng)版本、卷狀態(tài)（卷是否被損壞）；屬性定義表（$AttrDef）：卷中支持的屬性類型列表；UNIX的文件系統(tǒng)改進的多級文件目錄，可以建立文件別名（索引結(jié)點方式和符號鏈接方式），有用戶訪問權(quán)限控制（文件的讀R、寫W和執(zhí)行X，相應于目錄的檢索文件、增刪文件和進入目錄）；文件類型：常規(guī)文件(ordinary file)、目錄文件(dir