文件管理市公開課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

文件管理計(jì)算機(jī)科學(xué)系文件管理第1頁(yè)內(nèi)容文件系統(tǒng)基本概念文件組織結(jié)構(gòu)目錄管理文件使用與控制文件共享文件保護(hù)文件存放空間管理文件管理第2頁(yè)文件系統(tǒng)基本概念文件含有符號(hào)名一組信息文件類型按性質(zhì)用途分類按屬性分類按信息流向分類按存放介質(zhì)分類文件功效文件管理第3頁(yè)文件組織結(jié)構(gòu)文件邏輯結(jié)構(gòu)指用戶概念中文件無(wú)結(jié)構(gòu)流式文件基本單位是字節(jié)或字有結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)式文件基本單位是統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)式文件邏輯組織次序存取直接存取按鍵存取文件管理第4頁(yè)文件組織結(jié)構(gòu)文件物理結(jié)構(gòu)指文件在存放介質(zhì)上組織方式次序結(jié)構(gòu)鏈接結(jié)構(gòu)索引結(jié)構(gòu)文件管理第5頁(yè)目錄管理文件控制塊(FCB)用于描述和控制文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最基本內(nèi)容是文件名和文件物理地址,其它內(nèi)容通常有文件邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、文件長(zhǎng)度、文件權(quán)限、文件建立日期和時(shí)間等文件與文件控制塊一一對(duì)應(yīng)，分別存放，文件控制塊有序集合稱作目錄。目錄通常以文件方式存放在外存上，將只成為目錄文件。索引節(jié)點(diǎn)文件很多時(shí)，文件目錄要占用大量物理塊，所以，在目錄中查找一個(gè)指定文件需要屢次開啟磁盤。實(shí)際在查找過(guò)程中，只用到了文件名信息。把文件名和文件描述信息分開，把文件描述信息單獨(dú)形成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，成為索引節(jié)點(diǎn)。文件管理第6頁(yè)目錄管理文件目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)樹形目錄結(jié)構(gòu)目錄查詢技術(shù)文件管理第7頁(yè)文件使用與控制使用系統(tǒng)調(diào)用方式來(lái)使用和控制文件最基本系統(tǒng)調(diào)用有：建立與刪除文件fd=creat(name,mode)unlink(namep)打開與關(guān)閉文件fd=open(name,mode)close(fd)讀寫文件n=read(fd,buf,nbytes)n=write(fd,buf,nbytes)文件管理第8頁(yè)文件共享文件共享目標(biāo)節(jié)約存放空間進(jìn)程相互通信文件共享模式不一樣時(shí)使用一個(gè)文件同時(shí)使用一個(gè)文件文件共享實(shí)現(xiàn)公共目錄連接共享說(shuō)明文件管理第9頁(yè)文件共享—連接基于索引節(jié)點(diǎn)共享無(wú)法刪除被其它人共享文件利用符號(hào)鏈實(shí)現(xiàn)共享建立類型為L(zhǎng)ink新文件，文件只包含了被連接文件路徑名增加系統(tǒng)開銷…filec…filebOwner=ci_nlink=2文件物理地址…filec目錄索引節(jié)點(diǎn)文件…filec…filebOwner=c類型：普通文件物理地址…Owner=c類型：Link文件物理地址…filecfileb目錄文件管理第10頁(yè)文件保護(hù)預(yù)防系統(tǒng)故障造成破壞建立副本文件轉(zhuǎn)儲(chǔ)全部存放增量存放文件使用權(quán)限存取控制矩陣存取控制表用戶權(quán)限表預(yù)防非法用戶竊取、破壞文件設(shè)置口令使用密碼加密file1file2file3user1RRWRWXuser2RWXRuser3XRRW文件管理第11頁(yè)文件管理第12頁(yè)文件管理第13頁(yè)文件管理第14頁(yè)文件存放空間管理空閑文件目錄把未分配每一片連續(xù)區(qū)域看做一個(gè)空閑文件空閑塊鏈位示圖010111010010空閑空閑空閑文件文件管理第15頁(yè)例題有一文件系統(tǒng)如圖所表示。圖中框表示目錄，圈表示普通文件。根目錄長(zhǎng)駐內(nèi)存，目錄文件組織成鏈接文件，普通文件組織成索引文件。每個(gè)磁盤塊有512個(gè)字節(jié)，與普通文件一頁(yè)等長(zhǎng)。普通文件文件控制塊組織如圖。其中，每個(gè)磁盤地址占2個(gè)字節(jié)，前10個(gè)地址直接指示該文件前10頁(yè)地址。第11個(gè)地址指示一級(jí)索引表地址，一級(jí)索引表中每個(gè)磁盤地址指示一個(gè)文件頁(yè)地址；第12個(gè)地址指示二級(jí)索引表地址，二級(jí)索引表中每個(gè)磁盤地址指示一個(gè)一級(jí)索引表地址；第13個(gè)地址指示三級(jí)索引表地址，三級(jí)索引表中每個(gè)磁盤地址指示一個(gè)二級(jí)索引表地址。問(wèn)：一個(gè)普通文件最多能夠有多少文件頁(yè)？若要讀文件J中某一頁(yè)，最多開啟磁盤多少次？若要讀文件W中某一頁(yè)，最少開啟磁盤多少次？文件管理第16頁(yè)例題該文件相關(guān)描述信息磁盤地址磁盤地址……..磁盤地址磁盤地址121213文件管理第17頁(yè)練習(xí)文件系統(tǒng)主要目標(biāo)是（）1、實(shí)現(xiàn)對(duì)文件按名存取2、實(shí)現(xiàn)虛擬存放3、提升外存讀寫速度4、用于存放系統(tǒng)文件在文件系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)文件保護(hù)普通采取哪些方法？1、口令2、密碼3、訪問(wèn)控制4、復(fù)制5、在讀寫文件之前使用Open6、在讀寫文件之后使用Close文件管理第18頁(yè)練習(xí)在數(shù)型目錄結(jié)構(gòu)中，用戶對(duì)某文件首次訪問(wèn)通常都采?。ǎ?；文件被打開后，對(duì)文件訪問(wèn)通常采?。ǎ?、文件符號(hào)名2、文件路徑名3、內(nèi)存索引節(jié)點(diǎn)指針4、用戶文件描述符判斷一個(gè)文件在同一系統(tǒng)中、不一樣存放介質(zhì)上拷貝，應(yīng)采取同一個(gè)物理結(jié)構(gòu)文件物理結(jié)構(gòu)不但與外存分配方式相關(guān)，還與存放介質(zhì)特征相關(guān)，通常在磁帶上只適合使用次序結(jié)構(gòu)采取次序結(jié)構(gòu)文件既適合進(jìn)行次序訪問(wèn)，也適合進(jìn)行隨機(jī)訪問(wèn)即使磁盤是隨機(jī)訪問(wèn)設(shè)備，但其中文件也能夠使用次序結(jié)構(gòu)對(duì)一個(gè)含有三級(jí)索引表文件，存取一個(gè)統(tǒng)計(jì)通常需要三次訪問(wèn)磁盤鏈?zhǔn)轿募畈贿m合對(duì)文件進(jìn)行隨機(jī)訪問(wèn)文件管理第19頁(yè)練習(xí)使用位示圖（20行、30列）表示空閑盤塊狀態(tài)。如當(dāng)分配一個(gè)盤塊號(hào)為132號(hào)時(shí)，其在位示圖中行列為（）、（）；當(dāng)釋放一個(gè)盤塊號(hào)為318號(hào)時(shí)，其在位示圖中行列為（）、（）。（注：行為0-19，列為0-29，首盤塊號(hào)為1）文件管理第20頁(yè)練習(xí)在某個(gè)文件系統(tǒng)中,每個(gè)盤塊為512字節(jié),文件控制塊占64個(gè)字節(jié),其漢字件名占8個(gè)字節(jié),對(duì)一個(gè)存放在磁盤上256個(gè)目錄項(xiàng)目錄,試比較引入索引節(jié)點(diǎn)前后,為找到其中一個(gè)文件FCB,平均開啟磁盤次數(shù)。文件管理第21頁(yè)練習(xí)當(dāng)前廣泛采取目錄結(jié)構(gòu)是哪種？它有什么優(yōu)點(diǎn)？答：（1）能有效地提升對(duì)目錄檢索速度；（2）允許文件重名；（3）便于實(shí)現(xiàn)文件共享。文件管理第22頁(yè)Windows常見文件系統(tǒng)（1）（1）FAT16作為一個(gè)文件名稱，F(xiàn)AT（FileAllocationTable，文件分配表）自1981年問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)成為一個(gè)計(jì)算機(jī)術(shù)語(yǔ)。因?yàn)闀r(shí)代原因，包含Windows、MacOS以及各種Unix版本在內(nèi)大多數(shù)操作系統(tǒng)均對(duì)FAT提供支持。這是MS-DOS和最早期Windows95操作系統(tǒng)中使用磁盤分區(qū)格式。它采取16位文件分配表，是當(dāng)前取得操作系統(tǒng)支持最多一個(gè)磁盤分區(qū)格式，幾乎全部操作系統(tǒng)都支持這種分區(qū)格式，從DOS、Windows95、WindowsOSR2到現(xiàn)在Windows98、WindowsMe、WindowsNT、Windows、WindowsXP都支持FAT16，但只支持2GB硬盤分區(qū)成為了它一大缺點(diǎn)。FAT16分區(qū)格式另外一個(gè)缺點(diǎn)是：磁盤利用效率低（詳細(xì)技術(shù)細(xì)節(jié)請(qǐng)參閱相關(guān)資料）。為了處理這個(gè)問(wèn)題，微軟企業(yè)在Windows95OSR2中推出了一個(gè)全新磁盤分區(qū)格式——FAT32。文件管理第23頁(yè)Windows常見文件系統(tǒng)（2）（2）FAT32這種格式采取32位文件分配表，對(duì)磁盤管理能力大大增強(qiáng)，突破了FAT16下每一個(gè)分區(qū)容量只有2GB限制。因?yàn)楝F(xiàn)在硬盤生產(chǎn)成本下降，其容量越來(lái)越大，利用FAT32分區(qū)格式后，我們能夠?qū)⒁粋€(gè)大容量硬盤定義成一個(gè)分區(qū)而無(wú)須分為幾個(gè)分區(qū)使用，大大方便了對(duì)磁盤管理。而且，F(xiàn)AT32與FAT16相比，能夠極大地降低磁盤浪費(fèi)，提升磁盤利用率。當(dāng)前，Windows95OSR2以后操作系統(tǒng)都支持這種分區(qū)格式。不過(guò)，這種分區(qū)格式也有它缺點(diǎn)。首先是采取FAT32格式分區(qū)磁盤，因?yàn)槲募峙浔頂U(kuò)大，運(yùn)行速度比采取FAT16格式分區(qū)磁盤要慢。另外，因?yàn)镈OS和Windows95不支持這種分區(qū)格式，所以采取這種分區(qū)格式后，將無(wú)法再使用DOS和Windows95系統(tǒng)。文件管理第24頁(yè)Windows常見文件系統(tǒng)（3）（3）NTFS為了填補(bǔ)FAT在功效上缺點(diǎn)，微軟企業(yè)創(chuàng)建了一個(gè)稱作NTFS文件系統(tǒng)技術(shù)。它優(yōu)點(diǎn)是安全性和穩(wěn)定性方面非常出眾，在使用中不易產(chǎn)生文件碎片。而且能對(duì)用戶操作進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，經(jīng)過(guò)對(duì)用戶權(quán)限進(jìn)行非常嚴(yán)格限制，使每個(gè)用戶只能按照系統(tǒng)賦予權(quán)限進(jìn)行操作，充分保護(hù)了系統(tǒng)與數(shù)據(jù)安全。Windows、WindowsNT、以及WindowsXP都支持這種分區(qū)格式。

文件管理第25頁(yè)Linux文件系統(tǒng)Linux文件系統(tǒng)特點(diǎn)支持各種文件系統(tǒng)ext2,ext3,reiserfs等文件系統(tǒng)掛載提供虛擬文件系統(tǒng)（VFS）設(shè)備特殊文件文件管理第26頁(yè)Linux常見文件系統(tǒng)（1）（1）ext2ext2是GNU/Linux系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)。這是Linux中使用最多一個(gè)文件系統(tǒng)，它是專門為L(zhǎng)inux設(shè)計(jì)，擁有極快速度和極小CPU占用率。ext2既能夠用于標(biāo)準(zhǔn)塊設(shè)備(如硬盤)，也被應(yīng)用在軟盤等移動(dòng)存放設(shè)備上。（2）ext3是由ext2文件系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)保有ext2格式之下再加上日志功效。ext3是一個(gè)日志式文件系統(tǒng)（JournalFileSystem),最大特點(diǎn)是：它會(huì)將整個(gè)磁盤寫入動(dòng)作完整統(tǒng)計(jì)在磁盤某個(gè)區(qū)域上，方便有需要時(shí)回溯追蹤。當(dāng)在某個(gè)過(guò)程中止時(shí)，系統(tǒng)能夠依據(jù)這些統(tǒng)計(jì)直接回溯并重整被中止部分，重整速度相當(dāng)快。該分區(qū)格式被廣泛應(yīng)用在Linux系統(tǒng)中。

文件管理第27頁(yè)Linux常見文件系統(tǒng)（2）（3）reiserfsreiserfs文件系統(tǒng)是一款優(yōu)異文件系統(tǒng)，支持大文件，支持反刪除（undelete）；在測(cè)試ext2、reiserfs反刪除文件功效過(guò)程中，發(fā)覺(jué)reiserfs文件系統(tǒng)表現(xiàn)最為優(yōu)異，幾乎能恢復(fù)90%以上數(shù)據(jù)，有時(shí)能恢復(fù)到100%。（4）swap它是Linux中一個(gè)專門用于交換分區(qū)swap文件系統(tǒng)。Linux是使用這一整個(gè)分區(qū)作為交換空間。普通這個(gè)swap格式交換分區(qū)是主內(nèi)存2倍。在內(nèi)存不夠時(shí)，Linux會(huì)將部分?jǐn)?shù)據(jù)寫到交換分區(qū)上。

文件管理第28頁(yè)文件系統(tǒng)掛載文件系統(tǒng)掛載在Linux中將一個(gè)文件系統(tǒng)與一個(gè)存放設(shè)備關(guān)聯(lián)起來(lái)過(guò)程稱為掛載（mount）。使用mount命令將一個(gè)文件系統(tǒng)附著到當(dāng)前文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)中。在執(zhí)行掛裝時(shí)，要提供文件系統(tǒng)類型、文件系統(tǒng)和一個(gè)掛裝點(diǎn)。#mount-tvfat/dev/sda1/mnt/usb文件管理第29頁(yè)虛擬文件系統(tǒng)文件管理第30頁(yè)虛擬文件系統(tǒng)用戶空間包含一些應(yīng)用程序（比如，文件系統(tǒng)使用者）和GNUC庫(kù)，它們?yōu)槲募到y(tǒng)調(diào)用（打開、讀取、寫和關(guān)閉）提供用戶接口。系統(tǒng)調(diào)用接口作用就像是交換器，它將系統(tǒng)調(diào)用從用戶空間發(fā)送到內(nèi)核空間中適當(dāng)端點(diǎn)。VFS是底層文件系統(tǒng)主要接口。這個(gè)組件導(dǎo)出一組接口，然后將它們抽象到各個(gè)文件系統(tǒng)，各個(gè)文件系統(tǒng)行為可能差異很大。有兩個(gè)針對(duì)文件系統(tǒng)對(duì)象緩存（inode和dentry）。它們緩存最近使用過(guò)文件系統(tǒng)對(duì)象。每個(gè)文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（比如ext2、reiserfs等等）導(dǎo)出一組通用接口，供VFS使用。緩沖區(qū)緩存會(huì)緩存文件系統(tǒng)和相關(guān)塊設(shè)備之間請(qǐng)求。比如，對(duì)底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序讀寫請(qǐng)求會(huì)經(jīng)過(guò)緩沖區(qū)緩存來(lái)傳遞。這就允許在其中緩存請(qǐng)求，降低訪問(wèn)物理設(shè)備次數(shù)，加緊訪問(wèn)速度。以最近使用（LRU）列表形式管理緩沖區(qū)緩存。注意，能夠使用sync命令將緩沖區(qū)緩存中請(qǐng)求發(fā)送到存放媒體（迫使全部未寫數(shù)據(jù)發(fā)送到設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，進(jìn)而發(fā)送到存放設(shè)備）。文件管理第31頁(yè)Linux設(shè)備特殊文件設(shè)備特殊文件用戶是經(jīng)過(guò)文件系統(tǒng)與設(shè)備接口，全部設(shè)備都作為尤其文件，從而在管理上就含有一些共性：(1)每個(gè)設(shè)備都對(duì)應(yīng)文件系統(tǒng)中一個(gè)索引節(jié)點(diǎn)，都有一個(gè)文