第7章 文件管理

第7章文件管理本章內(nèi)容7.1文件與文件系統(tǒng)

7.2文件的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)7.3文件的存取方式7.4文件目錄7.5文件的共享與安全7.6文件存儲(chǔ)空間的管理7.7文件操作7.8文件的完整性7.9Linux文件管理

本章學(xué)習(xí)目標(biāo)理解文件的組織形式和存取方法理解文件目錄管理和存儲(chǔ)空間的管理理解文件的共享方法和安全性理解文件的完整性和操作掌握Linux文件管理的常用命令和系統(tǒng)調(diào)用47.1文件與文件系統(tǒng)7.1.1文件的概念

7.1.2文件分類

7.1.3文件系統(tǒng)的概念與功能

57.1.1文件的概念文件是信息的一種組織形式，是存儲(chǔ)在外存上的具有符號(hào)名的一組相關(guān)信息集合。文件具有一個(gè)文件名，用以識(shí)別不同的文件。文件系統(tǒng)通過(guò)文件說(shuō)明來(lái)完成對(duì)文件的管理。因此，文件系統(tǒng)中的文件由文件說(shuō)明和文件體兩部分組成。67.1.2文件分類按文件性質(zhì)和用途分類系統(tǒng)文件。有關(guān)操作系統(tǒng)及其它系統(tǒng)實(shí)用程序組成的文件。庫(kù)文件。由標(biāo)準(zhǔn)子程序及某些應(yīng)用程序組成的文件。用戶文件。由用戶建立、保存的各種文件。77.1.2文件分類按文件的屬性分類

只讀文件。允許文件主及被授權(quán)用戶讀文件內(nèi)容，但不允許改寫文件內(nèi)容?？勺x可寫文件。允許文件主及被授權(quán)用戶讀、寫該文件內(nèi)容，但禁止非法用戶進(jìn)行讀寫?？蓤?zhí)行文件。此類文件是指一些應(yīng)用程序，只允許核準(zhǔn)的用戶調(diào)用執(zhí)行，而不允許用戶進(jìn)行讀寫。非保護(hù)文件。所有用戶都可以使用的文件。

87.1.2文件分類按文件管理的方式分類

普通文件。由表示程序、數(shù)據(jù)或正文的字符串構(gòu)成，內(nèi)部無(wú)固定的結(jié)構(gòu)的文件。目錄文件。由文件目錄信息構(gòu)成的一類文件。對(duì)它的處理(讀、寫、執(zhí)行)在形式上與通文件相同。特別文件。由一切輸入輸出慢速字符設(shè)備構(gòu)成的文件，即視設(shè)備為特殊文件。

97.1.2文件分類按信息流向分類

輸入文件。只能讀入的文件。如紙帶輸入、讀卡機(jī)、只讀存儲(chǔ)器、只讀光盤中的文件。輸出文件。只能寫的文件。如穿孔機(jī)、打印機(jī)上的文件。輸入／輸出文件。既可讀，又可寫的文件。如磁盤、磁帶和可讀可寫光盤上的文件。

107.1.2文件分類按信息的邏輯結(jié)構(gòu)分類

流式文件。文件內(nèi)的信息不再劃分結(jié)構(gòu)，文件就是一串信息，以結(jié)束符作為文件的結(jié)束標(biāo)志。記錄文件。文件內(nèi)的信息可再劃分為多個(gè)記錄，用戶以記錄為單位組織使用信息。

117.1.3文件系統(tǒng)的概念與功能文件系統(tǒng)的概念

文件系統(tǒng)是負(fù)責(zé)存取和管理文件信息的軟件集合，它是由文件目錄、一組文件操作和數(shù)據(jù)文件組成的。它負(fù)責(zé)為用戶建立文件，撤銷、讀寫、修改和復(fù)制文件，還負(fù)責(zé)按名對(duì)文件進(jìn)行存取控制。

127.1.3文件系統(tǒng)的概念與功能文件系統(tǒng)的功能

有效地分配文件存儲(chǔ)器空間。提供方便適宜的存取方法。對(duì)文件及文件目錄的管理。支持文件共享與保護(hù)。提供操作系統(tǒng)與用戶的接口。137.2文件的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)7.2.1文件的邏輯結(jié)構(gòu)

7.2.2文件的物理結(jié)構(gòu)

147.2.1文件的邏輯結(jié)構(gòu)字符流式文件

字符流式文件也稱流式文件，是指把文件信息作為一個(gè)整體來(lái)管理和使用的文件。它是由字符序列組成的文件，其內(nèi)部信息不再劃分結(jié)構(gòu)，字符或字節(jié)是文件的基本信息單位。

157.2.1文件的邏輯結(jié)構(gòu)記錄式文件

記錄式文件是指文件信息進(jìn)一步劃分為多個(gè)記錄，用戶以記錄為單位來(lái)組織和使用信息。記錄式文件是一種有結(jié)構(gòu)文件。167.2.2文件的物理結(jié)構(gòu)連續(xù)文件結(jié)構(gòu)

連續(xù)文件也稱順序文件，它是指把由連續(xù)的邏輯記錄構(gòu)成的邏輯文件分配到依次連續(xù)的物理塊中的物理文件。文件系統(tǒng)為每個(gè)文件都建立一個(gè)文件控制塊FCB，F(xiàn)CB是文件說(shuō)明部分，它指出存放該文件信息的文件名、第一個(gè)物理地址和文件長(zhǎng)度（所占的塊數(shù)）以及文件類型。

177.2.2文件的物理結(jié)構(gòu)串連文件結(jié)構(gòu)

串連文件也稱鏈接文件，它是采用鏈接塊方式分配的文件，通過(guò)連接字將信息存于若干個(gè)不一定連續(xù)的物理塊的物理文件。187.2.2文件的物理結(jié)構(gòu)索引文件結(jié)構(gòu)

索引文件也稱隨機(jī)文件，它是由若干個(gè)不一定連續(xù)的物理塊組成的，每個(gè)塊中不包含連接字，它被集中存放在一個(gè)叫做索引表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。索引表是由文件系統(tǒng)為每個(gè)文件建立的一張表，表中標(biāo)明了文件的邏輯塊號(hào)所對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)。

197.2.2文件的物理結(jié)構(gòu)散列文件結(jié)構(gòu)

散列結(jié)構(gòu)是定義一個(gè)hash函數(shù)，它的自變量是邏輯記錄中的鍵值，函數(shù)值是外存地址。

207.3文件的存取方式順序存取：按照文件的邏輯地址依次存取。在提供記錄式文件結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，順序存取法就是嚴(yán)格按物理記錄排列的順序依次存取。隨機(jī)存?。涸谟涗浭轿募Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，隨機(jī)存取法就是用戶按照記錄的編號(hào)隨意存取文件中的任何一個(gè)物理記錄。按鍵存取：按鍵存取法實(shí)質(zhì)上也是隨機(jī)存取法，是根據(jù)文件中各記錄內(nèi)容進(jìn)行存取的，而不是根據(jù)記錄編號(hào)或地址位移來(lái)存取的。

217.4文件目錄7.4.1文件目錄的概念

7.4.2目錄文件的結(jié)構(gòu)

7.4.3文件的物理結(jié)構(gòu)7.4.4文件和目錄操作227.4.1文件目錄的概念基本信息

文件名。用于標(biāo)識(shí)一個(gè)文件的符號(hào)名。文件物理位置。用于標(biāo)識(shí)文件在外存上的存儲(chǔ)位置。文件邏輯結(jié)構(gòu)。用于標(biāo)識(shí)文件是流式文件還是記錄式文件。文件的物理結(jié)構(gòu)。用于標(biāo)識(shí)文件是連續(xù)文件，還是串連文件，或是索引文件及散列文件。237.4.1文件目錄的概念存取控制信息

存取控制信息類包括文件主、核準(zhǔn)用戶和一般用戶的存取權(quán)限，用以實(shí)現(xiàn)文件的共享及保密。247.4.1文件目錄的概念使用信息

文件建立的日期和時(shí)間。文件上一次修改的日期和時(shí)間。當(dāng)前使用的狀態(tài)信息。257.4.2目錄文件的結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄

單級(jí)目錄（一級(jí)目錄）結(jié)構(gòu)是管理文件目錄的簡(jiǎn)便方法，即為文件存儲(chǔ)器中的所有文件建立一張目錄表，表中的每一目錄項(xiàng)對(duì)應(yīng)一個(gè)文件目錄，包含相應(yīng)的文件說(shuō)明。。267.4.2目錄文件的結(jié)構(gòu)二級(jí)目錄

二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)將存儲(chǔ)在設(shè)備上的目錄文件分成兩級(jí)：第一級(jí)為系統(tǒng)目錄，也稱主目錄。第二級(jí)為用戶目錄，用來(lái)登記該用戶所有文件的文件目錄，此文件目錄記錄著相應(yīng)文件的名字、物理地址等。

277.4.2目錄文件的結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄

在多級(jí)目錄中，第一級(jí)為系統(tǒng)目錄，是樹型的根結(jié)點(diǎn)，所以又稱為根目錄，其它級(jí)上的目錄統(tǒng)稱為子目錄，而文件作為樹的葉結(jié)點(diǎn)。

287.4.3目錄的實(shí)現(xiàn)線性鏈表

制作目錄結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的方法就是使用線性鏈表將所有文件以及子目錄都鏈接起來(lái)，當(dāng)我們需要某個(gè)目錄中所有的文件與子目錄據(jù)數(shù)據(jù)時(shí)，就通過(guò)讀取這個(gè)線性鏈表來(lái)完成。雖然這種方法在實(shí)現(xiàn)上比較容易，但效果不佳。

297.4.3目錄的實(shí)現(xiàn)哈希表

為了更快速的隨機(jī)訪問(wèn)目錄中的文件，我們可以建立一個(gè)哈希機(jī)制：利用文件名稱作為哈希函數(shù)的輸入值，而輸出則是某個(gè)數(shù)值范圍內(nèi)的固定值。

307.4.4目錄的實(shí)現(xiàn)目錄文件管理命令

目錄文件管理是指建立文件目錄、改變當(dāng)前目錄、顯示目錄、刪除目錄和設(shè)置目錄路徑等操作。

317.4.4目錄的實(shí)現(xiàn)文件控制命令

創(chuàng)建文件。刪除文件。打開文件。設(shè)置文件的屬性。327.4.4目錄的實(shí)現(xiàn)文件存取命令

讀文件。寫文件。337.5文件的共享與安全7.5.1文件共享的實(shí)現(xiàn)

7.5.2文件安全的管理

347.5.1文件共享的實(shí)現(xiàn)繞道法

在繞道法中，用戶對(duì)所有文件的訪問(wèn)都是相對(duì)于當(dāng)前目錄進(jìn)行的。當(dāng)用戶要訪問(wèn)的共享文件不在當(dāng)前目錄下，則從當(dāng)前目錄出發(fā)，提供一條可以到達(dá)被共享文件的路徑給系統(tǒng)，由于不是通過(guò)自己的目錄直接到達(dá)，所以稱作繞彎法。

357.5.1文件共享的實(shí)現(xiàn)鏈接法

鏈接法是將一個(gè)目錄項(xiàng)直接指向共享文件的目錄項(xiàng)。它是在相應(yīng)的目錄項(xiàng)之間進(jìn)行連接。

367.5.1文件共享的實(shí)現(xiàn)基本文件目錄

該法采用了有利于共享的文件目錄，這種文件目錄中，包括基本文件目錄(BFD)和符號(hào)文件目錄(SFD)?；疚募夸浿杏涗浟怂形募奈┮籌D和它們的物理地址等內(nèi)容。

377.5.2文件安全的管理系統(tǒng)級(jí)安全管理

系統(tǒng)級(jí)安全管理是通過(guò)拒絕未經(jīng)核準(zhǔn)戶進(jìn)入系統(tǒng)，來(lái)保護(hù)系統(tǒng)中各種資源的安全。通常采用的方法是注冊(cè)登錄法。387.5.2文件安全的管理用戶級(jí)安全管理

用戶級(jí)安全管理是通過(guò)對(duì)用戶分類和限定各類用戶對(duì)目錄和文件的訪問(wèn)權(quán)限來(lái)保護(hù)系統(tǒng)中目錄和文件的安全。通常把用戶分成以下三類：文件主、同組用戶和其他用戶。文件主是指文件的創(chuàng)建者。同組用戶是指與文件主相關(guān)的或處理同一類問(wèn)題的用戶。除上述用戶之外的用戶。397.5.2文件安全的管理目錄級(jí)安全管理

目錄級(jí)安全管理是通過(guò)目錄的操作權(quán)限來(lái)保護(hù)目錄及其文件的安全。通?？稍O(shè)置的目錄權(quán)限有：讀(R)。允許進(jìn)程讀目錄。寫(w)。允許進(jìn)程請(qǐng)求系統(tǒng)內(nèi)核建立新目錄項(xiàng)，或刪除已有的目錄項(xiàng)。執(zhí)行(E)。允許進(jìn)程檢索目錄。

407.5.2文件安全的管理文件級(jí)安全管理

文件級(jí)安全管理是通過(guò)系統(tǒng)管理員或文件主設(shè)置文件的屬性來(lái)控制用戶對(duì)文件的訪問(wèn)。文件屬性規(guī)定了文件被共享和程序。

417.6文件存儲(chǔ)空間的管理存儲(chǔ)空間的分配單位

文件系統(tǒng)把文件的存儲(chǔ)空間劃分成若干固定大小的物理塊，并以該塊為單位進(jìn)行空間分配和信息交換。塊的大小直接影響著磁盤空間的利用率和存取時(shí)間。

427.6文件存儲(chǔ)空間的管理空閑空間的管理

空閑文件目錄表法。把一個(gè)連續(xù)未分配的存儲(chǔ)區(qū)域叫做一個(gè)空閑文件，系統(tǒng)為所有空閑文件單獨(dú)建立一個(gè)目錄表，稱為空閑文件目錄表?？臻e塊鏈表法?？臻e鏈表是將所有空閑空間以空閑塊或空閑盤區(qū)(每個(gè)盤區(qū)可包含多個(gè)塊)為單位形成一個(gè)鏈表。

位示圖法。位示圖也稱盤圖。系統(tǒng)利用一片連續(xù)存儲(chǔ)區(qū)為文件存儲(chǔ)空間建立一張位示圖，反映整個(gè)存儲(chǔ)空間的分配情況。437.7文件操作文件控制塊（FCB）文件操作的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是文件控制塊（FCB）。在文件不處于活動(dòng)期間，F(xiàn)CB的部分信息作為文件目錄項(xiàng)存放在相應(yīng)物理卷的文件目錄中。當(dāng)文件在活動(dòng)期間則存在于內(nèi)存之中。文件控制塊的內(nèi)容包括：文件目錄項(xiàng)所包含的全部信息。文件所在的設(shè)備的設(shè)備號(hào)。文件讀寫指針。

447.7文件操作文件操作

文件的創(chuàng)建和撤消文件的創(chuàng)建：用戶將一批信息作為文件保存時(shí)，須向系統(tǒng)提出創(chuàng)建文件的請(qǐng)求，并給出創(chuàng)建文件的文件名或路徑名，文件控制等信息。

文件的撤消：當(dāng)一個(gè)文件完成了其使命之后，沒(méi)有存在的意義就要撤消它。撤消一個(gè)文件須向系統(tǒng)投出撤消文件的請(qǐng)求，并給出撤消文件的路徑名。

457.7文件操作文件操作

文件的打開和關(guān)閉

文件的打開：當(dāng)用戶想使用一個(gè)已經(jīng)存在的文件時(shí)，必須向系統(tǒng)提出打開文件的請(qǐng)求，并給出打開文件的路徑名，操作類型（讀或?qū)懀┖痛嫒】刂菩畔⒌取?/p>

文件的關(guān)閉：當(dāng)文件不使用時(shí)就要請(qǐng)求系統(tǒng)服務(wù)，并給出要關(guān)閉文件的FCB首址或文件號(hào)。

467.7文件操作文件操作

文件的讀寫

文件打開或創(chuàng)立之后就可對(duì)文件進(jìn)行讀寫操作，在一般系統(tǒng)中分兩種方式進(jìn)行。一種是順序讀寫，一種是隨機(jī)讀寫。477.8文件的完整性全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)

把文件存儲(chǔ)器中的全部文件定期（每周一次）復(fù)制到磁帶上，即把磁帶視為更可靠的后備庫(kù)。增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)每隔一段時(shí)間，把上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)以來(lái)修改過(guò)的文件和新增加的文件轉(zhuǎn)儲(chǔ)到磁帶上，關(guān)鍵性的重要文件也可再次轉(zhuǎn)儲(chǔ)，這種轉(zhuǎn)儲(chǔ)的方法克服了全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)的缺點(diǎn)但也存在轉(zhuǎn)儲(chǔ)到磁帶上的信息不緊湊的缺點(diǎn)。487.9Linux文件管理7.9.1Linux文件管理概念

7.9.2Linux文件管理命令7.9.3Linux文件管理編程

497.9.1Linux文件管理概念根目錄（/）

目錄結(jié)構(gòu)上的最高點(diǎn)被稱為根目錄。它使用了與超級(jí)用戶相同的名稱。單個(gè)字符斜杠（“／”）表示根目錄。工作目錄與用戶主目錄

用戶在登錄到Linux系統(tǒng)中之后，每時(shí)每刻都“處在”某個(gè)目錄之中，此目錄被稱作工作目錄或當(dāng)前目錄（WorkingDirectory）。

每個(gè)用戶都有自己的主目錄，不同用戶的主目錄一般互不相同。用戶剛登錄到系統(tǒng)中時(shí)，其工作目錄便是該用戶主目錄，通常與用戶的登錄名相同。507.9.1Linux文件管理概念Linux文件系統(tǒng)目錄說(shuō)明

/etc目錄。該目錄用來(lái)存放系統(tǒng)管理所需要的配置文件和子目錄。usr目錄。/usr是最龐大的目錄，因?yàn)樗械南到y(tǒng)應(yīng)用程序幾乎都存放在這個(gè)目錄下。

var目錄。／var目錄包括系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要改變的數(shù)據(jù)，而/usr下存放的通常是固定的部分。/dev目錄。/dev目錄包括所有設(shè)備的設(shè)備文件。/proc目錄下的文件。/proc文件系統(tǒng)是一個(gè)虛擬的文件系統(tǒng)，它并不存在于某個(gè)磁盤上，而是由核心在內(nèi)存中產(chǎn)生。517.9.1Linux文件管理概念Linux文件系統(tǒng)目錄說(shuō)明

bjn和/sbin目錄。bjn是binary的縮寫，在/bin目錄下存放著使用者最經(jīng)常使用的命令和系統(tǒng)程序。sbin中的s是SuperUser的意思．也就是說(shuō)/sbin下存放的是系統(tǒng)管理員使用的系統(tǒng)管理和維護(hù)的程序和命令。/boot。該目錄下存放的是啟動(dòng)Linux時(shí)使用的一些核心文件，包括一些鏈接文件以及鏡像文件。/home。該目錄用來(lái)存放系統(tǒng)的每一個(gè)用戶的工作目錄。/lib該目錄下存放的是共享程序庫(kù)映像文件，這些映像文件中包含許多程序共享代碼。527.9.1Linux文件管理概念Linux文件系統(tǒng)目錄說(shuō)明

lost+found該目錄一般情況下是空的，當(dāng)系統(tǒng)非法關(guān)機(jī)后，這里就存放了一些文件。/mnt是mount的縮寫。在Linux系統(tǒng)中，除了Linux的文件系統(tǒng)外，其他文件系統(tǒng)在加載到系統(tǒng)上時(shí)，應(yīng)該被安裝在該目錄下，以免打亂原來(lái)的文字系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)；/mnt目錄下通常有一些子目錄，這些子目錄就是一些設(shè)備的加載點(diǎn)。root該目錄是超級(jí)用戶root默認(rèn)的主目錄。/tmp臨時(shí)文件目錄，主要用來(lái)存放臨時(shí)文件。537.9.2Linux文件管理命令改變文件的所屬組

命令名稱：chgrp--changegroupownership命令格式：chgrp[OPTION]...GROUPFILE...chgrp[OPTION]...--reference=RFILEFILE...功能說(shuō)明：需要說(shuō)明的是該命令只有root用戶才可使用。在UNIX系統(tǒng)家族里，文件或目錄權(quán)限的掌控以擁有者及所屬群組來(lái)管理。您可以使用chgrp指令去變更文件與目錄的所屬群組，設(shè)置方式采用群組名稱或群組識(shí)別碼皆可。547.9.2Linux文件管理命令設(shè)置訪問(wèn)權(quán)限

命令名稱：chmod--changefilemodebits命令格式：chmod[OPTION]...MODE[,MODE]...FILE...chmod[OPTION]...OCTAL-MODEFILE...chmod[OPTION]...--reference=RFILEFILE...功能說(shuō)明：Linux/Unix的文件調(diào)用權(quán)限分為三級(jí):文件擁有者、群組、其他。利用chmod

可以藉以控制文件如何被他人所調(diào)用。

557.9.2Linux文件管理命令存取控制命令

命令名稱：chown--changeowner命令格式：chmon[-cfhvR][--help][--version]user[:group]file...功能說(shuō)明：該命令只有該文件或目錄的擁有者和root用戶才可以使用。用來(lái)改變文件的擁有者。567.9.2Linux文件管理命令查找文件

命令名稱：find-searchforfilesinadirectoryhierarchys命令格式：find[-H][-L][-P][path...][expression]功能說(shuō)明：將文件系統(tǒng)內(nèi)符合expression的文件列出來(lái)。你可以指要文件的名稱、類別、時(shí)間、大小、權(quán)限等不同資訊的組合，只有完全相符的才會(huì)被列出來(lái)。577.9.3Linux文件管理編程文件的創(chuàng)建—creat函數(shù)

create函數(shù)用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的文件。頭文件：#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>函數(shù)原型：int

creat(constchar*pathname,mode_tmode);功能：創(chuàng)建一個(gè)新文件。返回值：如果文件創(chuàng)建成功，返回一個(gè)文件描述符。失敗是返回-1。

587.9.3Linux文件管理編程文件的打開—open函數(shù)

open函數(shù)用來(lái)打開一個(gè)文件。頭文件：#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>