概述文件的結構和存取方式文件目錄文件系統(tǒng)的實現(xiàn)文件的使

概述文件的結構和存取方式文件目錄文件系統(tǒng)的實現(xiàn)文件的使用文件系統(tǒng)的可靠性和安全性文件系統(tǒng)的性能問題第四章文件管理操作系統(tǒng)所有的計算機應用程序都要：存儲信息，檢索信息三個基本要求：能夠存儲大量的信息長期保存信息可以共享信息一、概述操作系統(tǒng)把信息以一種單元，即文件的形式存儲在磁盤或其他外部介質上文件是通過操作系統(tǒng)來管理的，包括：文件的結構，命名，存取，使用，保護和實現(xiàn)方法解決方法操作系統(tǒng)用戶觀點：文件系統(tǒng)如何呈現(xiàn)在其面前：一個文件有什么組成，如何命名，如何保護文件，可以進行何種操作等等操作系統(tǒng)觀點：文件目錄怎樣實現(xiàn)，怎樣管理存儲空間，文件存儲位置，磁盤實際運作方式(與設備管理的接口)等等看待文件的兩種觀點操作系統(tǒng)（1）文件一組帶標識的在邏輯上有完整意義的信息項的序列，這個標識為文件名信息項：構成文件內容的基本單位長度：單個字節(jié)，或多個字節(jié)文件內容的意義：由文件的建立者和使用者解釋1.文件與文件系統(tǒng)操作系統(tǒng)各信息項之間具有順序關系信息項信息項……...信息項……...信息項編號：01……i……n-1讀寫指針操作系統(tǒng)

文件是一個抽象機制，它提供了一種把信息保存在存儲介質上，而且便于以后存取的方法，用戶不必關心實現(xiàn)細節(jié)文件的特點操作系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中統(tǒng)一管理信息資源的一種軟件，管理文件的存儲、檢索、更新，提供安全可靠的共享和保護手段，并且方便用戶使用三種理解方式操作系統(tǒng)管理文件的部分一種文件管理的具體格式,如FAT32等一個具體的文件系統(tǒng),如D:（2）文件系統(tǒng)操作系統(tǒng)給出文件命名規(guī)則：長度，數(shù)字和特殊字符，大小寫區(qū)分，支持文件擴展名（一個或多個）例子：.bak.c.f77.gif.hlp.html.mpg.o.ps.tex.txt.zip（3）文件命名操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理文件的存儲空間，實施存儲空間的分配與回收實現(xiàn)文件的按名存取名字空間映射存儲空間（4）功能(1)操作系統(tǒng)實現(xiàn)文件信息的共享，并提供文件的保護和保密措施向用戶提供一個方便使用的接口（提供對文件系統(tǒng)操作命令，以及提供對文件的操作命令：信息存取、加工等）（4）功能(2)操作系統(tǒng)系統(tǒng)維護及向用戶提供有關信息文件系統(tǒng)的執(zhí)行效率文件系統(tǒng)在操作系統(tǒng)接口中占的比例最大，用戶使用操作系統(tǒng)的感覺在很大程度上取決于對文件系統(tǒng)的使用效果提供與I/O的統(tǒng)一接口（4）功能(3)操作系統(tǒng)（1）按文件性質和用途分類

系統(tǒng)文件：有關OS及有關系統(tǒng)所組成文件

用戶文件：庫文件：標準子程序及常用應用程序組成文件，允許用戶使用但不能修改2.文件的分類(1)操作系統(tǒng)（2）按信息保存期限分類臨時文件；永久文件；檔案文件（3）按文件的保護方式分類只讀文件；讀寫文件；可執(zhí)行文件（4）按文件的邏輯結構分類流式文件；記錄式文件文件的分類(2)操作系統(tǒng)（5）按文件的物理結構分類順序（連續(xù)）文件；鏈接文件；索引文件（6）UNIX系統(tǒng)將文件分為三類普通文件；目錄文件；特殊文件（設備文件，把外部設備也看作文件）文件的分類(3)操作系統(tǒng)普通文件(regular)

包含的是用戶的信息，一般為ASCII或二進制文件目錄文件(directory)

管理文件系統(tǒng)的系統(tǒng)文件特殊文件(specialfile)

字符設備文件：和輸入輸出有關，用于模仿串行I/O設備，例如終端，打印機，網絡等塊設備文件：模仿磁盤UNIX系統(tǒng)的三類文件操作系統(tǒng)1.文件的邏輯結構

從用戶角度看文件，研究文件的組織形式二、文件的結構及文件存取方式操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)構成文件的基本單位是字符，文件是有邏輯意義的、無結構的一串字符的集合。文件：一個無結構字節(jié)序列好處：提供很大的靈活性（1）流式文件操作系統(tǒng)文件是由若干個記錄組成，每個記錄有一個鍵，可按鍵進行查找。記錄式文件是有結構的文件。文件：一個固定長度記錄的序列，每條記錄有其內部結構（2）記錄文件操作系統(tǒng)磁盤，磁帶，光盤（1）物理塊(塊)

在文件系統(tǒng)中，文件的存儲設備常常劃分為若干大小相等的物理塊。同時也將文件信息劃分成相同大小的邏輯塊（塊），所有塊統(tǒng)一編號

以塊為單位進行信息的存儲、傳輸、分配2.存儲介質操作系統(tǒng)（2）磁帶永久保存大容量數(shù)據順序存取設備：前面的物理塊被存取訪問之后，才能存取后續(xù)的物理塊的內容存取速度較慢，主要用于后備存儲，或存儲不經常用的信息，或用于傳遞數(shù)據的介質操作系統(tǒng)第i塊間隙第i+1塊磁帶的存儲格式操作系統(tǒng)直接（隨機）存取設備：存取磁盤上任一物理塊的時間不依賴于該物理塊所處的位置（3）磁盤操作系統(tǒng)磁道扇區(qū)操作系統(tǒng)柱面扇區(qū)磁臂磁頭操作系統(tǒng)

信息記錄在磁道上，多個盤片，正反兩面都用來記錄信息，每面一個磁頭所有盤面中處于同一磁道號上的所有磁道組成一個柱面物理地址形式：

磁頭號（盤面號）

磁道號（柱面號）

扇區(qū)號有關磁盤的術語操作系統(tǒng)

磁盤系統(tǒng)由磁盤本身和驅動控制設備組成，實際存取讀寫的動作過程是由磁盤驅動控制設備按照主機要求完成的一次訪盤請求：讀/寫，磁盤地址（設備號，柱面號，磁頭號，扇區(qū)號），內存地址（源/目）操作系統(tǒng)完成過程由三個動作組成：尋道（時間）：磁頭移動定位到指定磁道旋轉延遲（時間）：等待指定扇區(qū)從磁頭下旋轉經過數(shù)據傳輸（時間）：數(shù)據在磁盤與內存之間的實際傳輸操作系統(tǒng)硬盤又分為兩種：固定頭磁盤：每個磁道設置一個磁頭，變換磁道時不需要磁頭的機械移動，速度快但成本高移動頭磁盤：一個盤面只有一個磁頭，變換磁道時需要移動磁頭，速度慢但成本低操作系統(tǒng)硬盤的結構和引導區(qū)操作系統(tǒng)光盤容量大，速度快，價格便宜，但一般不可寫可讀寫光盤驅動器價格貴，寫過程很麻煩光盤的空間結構與磁盤類似（4）光盤操作系統(tǒng)容量大，斷電后仍可保存信息，速度較慢，成本較低由兩部分組成：驅動部分+存儲介質種類很多外存空間組織與地址與存取方式非常復雜I/O過程方式非常復雜（5）外存的特點操作系統(tǒng)用戶對外存的使用：讀寫外存數(shù)據用戶對外存的要求：方便、效率、安全（6）用戶對外存的要求操作系統(tǒng)在讀寫外存時不涉及硬件細節(jié)，使用邏輯地址和邏輯操作存取速度盡可能快，容量大且空間利用率高外存上存放的信息安全可靠，防止來自硬件的故障和他人的侵權可以方便地共享，動態(tài)擴縮，攜帶拆卸，了解存儲情況和使用情況以盡可能小的代價完成上述要求操作系統(tǒng)是從系統(tǒng)的角度來看文件，從文件在物理介質上的存放方式來研究文件（1）連續(xù)結構（順序）文件的信息存放在若干連續(xù)的物理塊中優(yōu)點:簡單支持順序存取和隨機存取順序存取速度快所需的磁盤尋道次數(shù)和尋道時間最少3.文件的物理結構操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)缺點:文件不能動態(tài)增長預留空間:浪費重新分配和移動不利于文件插入和刪除外部碎片問題存儲壓縮技術操作系統(tǒng)一個文件的信息存放在若干不連續(xù)的物理塊中，各塊之間通過指針連接，前一個物理塊指向下一個物理塊優(yōu)點：提高了磁盤空間利用率,不存在外部碎片問題有利于文件插入和刪除有利于文件動態(tài)擴充（2）鏈接結構操作系統(tǒng)文件名始址末址jeep925文件目錄01234567891011121314151617181920212223242526272829303111016-125操作系統(tǒng)缺點：存取速度慢，不適于隨機存取可靠性問題，如指針出錯更多的尋道次數(shù)和尋道時間鏈接指針占用一定的空間鏈接結構的一個變形:

文件分配表FAT操作系統(tǒng)一個文件的信息存放在若干不連續(xù)物理塊中，系統(tǒng)為每個文件建立一個專用數(shù)據結構--索引表，并將這些塊的塊號存放在一個索引表中一個索引表就是磁盤塊地址數(shù)組,其中第i個條目指向文件的第i塊（3）索引結構操作系統(tǒng)012345678910111213141516171819202122232425262728293031文件名索引表地址文件目錄Jeep19

91611025-1-1-119操作系統(tǒng)優(yōu)點：保持了鏈接結構的優(yōu)點，又解決了其缺點：即能順序存取，又能隨機存取滿足了文件動態(tài)增長、插入刪除的要求能充分利用外存空間操作系統(tǒng)缺點：較多的尋道次數(shù)和尋道時間索引表本身帶來了系統(tǒng)開銷如：內外存空間，存取時間操作系統(tǒng)索引表組織:

鏈接模式:一個盤塊一個索引表,多個索引表鏈接起來多級索引:將一個大文件的所有索引表（二級索引)的地址放在另一個索引表（一級索引)中綜合模式:操作系統(tǒng)

UNIX文件系統(tǒng)采用的是多級索引結構(綜合模式)。每個文件的索引表為13個索引項，每項2個字節(jié)。最前面10項直接登記存放文件信息的物理塊號（直接尋址）操作系統(tǒng)

如果文件大于10塊，則利用第11項指向一個物理塊，該塊中最多可放256個文件物理塊的塊號（一次間接尋址）。對于更大的文件還可利用第12和第13項作為二次和三次間接尋址

UNIX中采用了三級索引結構后，文件最大可達16兆個物理塊操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)

存取方式順序存取方式隨機(直接)存取方式4.文件結構、文件存取方式與文件存儲介質的關系存儲介質物理結構存取方式磁帶連續(xù)結構順序存取磁盤連續(xù)鏈接索引順序順序順序隨機

隨機操作系統(tǒng)1.基本概念文件控制塊（FCB）：文件控制塊是操作系統(tǒng)為管理文件而設置的數(shù)據結構，存放了為管理文件所需的所有有關信息（文件屬性）文件控制塊是文件存在的標志三、文件目錄操作系統(tǒng)文件名，文件號，用戶名，文件地址，文件長度，文件類型，文件屬性，共享計數(shù)，文件的建立日期，保存期限，最后修改日期，最后訪問日期，口令，文件邏輯結構，文件物理結構文件控制塊的內容操作系統(tǒng)文件目錄：把所有的FCB組織在一起，就構成了文件目錄，即文件控制塊的有序集合目錄項：構成文件目錄的項目（目錄項就是FCB）目錄文件：為了實現(xiàn)對文件目錄的管理，通常將文件目錄以文件的形式保存在外存，這個文件就叫目錄文件文件目錄、目錄項、目錄文件操作系統(tǒng)一級目錄結構二級目錄結構多級目錄結構2.目錄結構操作系統(tǒng)（1）一級目錄結構為所有文件建立一個目錄文件（組成一線性表）優(yōu)點：簡單，易實現(xiàn)缺點：限制了用戶對文件的命名文件平均檢索時間長限制了對文件的共享操作系統(tǒng)為改變一級目錄文件目錄命名沖突，并提高對目錄文件檢索速度而改進

目錄分為兩級：一級稱為主文件目錄，給出用戶名，用戶子目錄所在的物理位置；二級稱為用戶文件目錄（又稱用戶子目錄），給出該用戶所有文件的FCB（2）二級目錄結構操作系統(tǒng)優(yōu)點：解決了文件的重名問題和文件共享問題用戶名|文件名查找時間降低缺點：增加了系統(tǒng)開銷二級目錄結構的優(yōu)缺點操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（3）多級目錄結構（樹型目錄）c操作系統(tǒng)樹型目錄的優(yōu)缺點優(yōu)點：層次結構清晰，便于管理和保護；有利于文件分類；解決重名問題；提高文件檢索速度；能進行存取權限的控制缺點：查找一個文件按路徑名逐層檢查，由于每個文件都放在外存，多次訪盤影響速度操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)哈希表算法：目錄項信息存在一哈希表中，搜索時根據文件名計算哈希值得到一個指向表中文件的指針其他算法：如B+樹NTFS文件系統(tǒng)就采用了B+樹目錄的其他實現(xiàn)方法操作系統(tǒng)訪問文件包括：目錄檢索：用戶給出文件名，按名尋找目錄項根據路徑名檢索：全路徑名：從根開始相對路徑：從當前目錄開始（4）文件目錄檢索操作系統(tǒng)文件尋址根據FCB中文件物理地址等信息，求出文件的任意記錄或字符在存取介質上的地址，稱為文件尋址操作系統(tǒng)

（5）文件目錄改進為加快目錄檢索可采用目錄項分解法：把FCB分成兩部分：符號目錄頂（次部）文件名，文件號基本目錄項（主部）除文件名外的所有項目UNIX：I節(jié)點（索引節(jié)點）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)例子：一個FCB有48個字節(jié)符號目錄項占8字節(jié)文件名6字節(jié)，文件號2字節(jié)基本目錄項占48-6=42字節(jié)假設，物理塊大小512字節(jié)，問分解前與分解后各需要多少個物理塊？操作系統(tǒng)

解：分解前：占512/48=10個FCB

分解后：占512/8=64個符號目錄項或512/42=12個基本目錄項假設：目錄文件有128個目錄項分解前：占13塊分解后：符號文件占2塊基本文件占11塊解答操作系統(tǒng)分解前：(1+13)/2=7次分解后：(1+2)/2+1=2.5次減少了訪問硬盤的次數(shù)，提高了檢索速度另外的優(yōu)點：一個基本目錄項可以對應多個符號目錄項查找一個文件的平均訪盤次數(shù)操作系統(tǒng)為了提高文件檢索速度，文件系統(tǒng)向用戶提供了一個當前正在使用的目錄，稱為當前目錄。查找一個文件可從當前目錄開始，使用部分路徑名；當前目錄可根據需要任意改變。當前目錄一般存放在內存（5）當前目錄（工作目錄，值班目錄）操作系統(tǒng)某文件系統(tǒng)中，根目錄長駐內存。目錄文件采用鏈接結構，普通文件采用三級索引結構。假設一個物理塊放10個目錄項，一個目錄下最多放40個文件。如果下級文件是目錄文件，則上級目錄項指向該目錄文件的首地址；如果下級文件是普通文件，則上級目錄項指向該文件的文件控制塊。又假設索引表放在FCB中，如果要讀取K的第一塊或最后一塊，需要啟動硬盤最少幾次，最多幾次？（假設文件按自左向右的順序建立）思考題操作系統(tǒng)ROOTABCDEFGHIJK............\A\D\G\H\K...操作系統(tǒng)尋徑/usr/ast/mbox的過程操作系統(tǒng)練習:尋徑操作系統(tǒng)i-nodes的不同放置位置用于提高文件系統(tǒng)的性能操作系統(tǒng)（6）文件尋址文件尋址與文件的物理結構和邏輯結構以及設備的物理特性密切相關文件信息是以塊為單位存儲、傳輸?shù)?。但存取文件時，對于記錄式文件，是以邏輯記錄為單位提出存取要求的，因此，存儲介質上的物理塊長度與邏輯記錄的長度是否匹配直接影響到對文件的尋址操作系統(tǒng)邏輯記錄長度與物理塊長相等邏輯記錄長度為物理塊長的整數(shù)因子邏輯記錄長度不為物理塊長的整數(shù)因子操作系統(tǒng)記錄的成組：把若干個邏輯記錄合成一組存放一塊的工作進行成組操作時必須使用主存緩沖區(qū)，緩沖區(qū)的長度等于邏輯記錄長度乘以成組的塊因子記錄的成組：提高了存儲空間的利用率；減少了啟動外設的次數(shù)，提高系統(tǒng)的工作效率記錄的成組操作系統(tǒng)記錄的分解：從一組邏輯記錄中把一個邏輯記錄分離出來的操作a.根據記錄號和記錄長度，確定記錄所在物理塊的相對塊號rbb.由記錄長確定記錄所在的物理塊塊數(shù)nc.計算記錄在所占的首物理塊內的位移量d1d.計算記錄所占的末物理塊內的位移量d2，即記錄在末塊內占據的長度e.根據物理塊長bs及計算出來的d1和d2，判斷記錄是否跨塊；若跨塊則修改n值和d2值（允許跨塊）記錄的分解操作系統(tǒng)在文件系統(tǒng)中提供對文件的各種操作，這些操作方便、靈活地使用文件及文件系統(tǒng)，形式分別為：系統(tǒng)調用或命令四、文件系統(tǒng)的使用操作系統(tǒng)提供設置和修改對用戶文件存取權限提供建立、修改、改變、刪除目錄的服務提供文件共享，設置訪問路徑的服務提供創(chuàng)建、打開、讀、寫、關閉、撤消文件等服務文件系統(tǒng)維護文件系統(tǒng)的轉儲和恢復1.主要操作操作系統(tǒng)（1）建立文件

實質是建立文件的FCB，并建立必要的存儲空間，分配空FCB，根據提供的參數(shù)及需要填寫有關內容，返回一個文件描述

目的：建立系統(tǒng)與文件的聯(lián)系2.操作介紹操作系統(tǒng)create（文件名，訪問權限，（，最大長度））①

檢查參數(shù)的合法性

文件名是否符合命名規(guī)則是→②，否則→錯誤返回②

檢查同一目錄下有無重名文件無→③，有→錯誤返回操作系統(tǒng)③

在目錄中有無空閑位置有→②，否則→不成功返回有的系統(tǒng)可能要為此文件申請數(shù)據塊空間（申請一部分或一次性全部申請）④

填寫目錄項內容：文件名，用戶名等，存取權限，長度置零，（，首址）⑤

返回操作系統(tǒng)（2）打開文件使用文件的第一步，任何一個文件使用前都要先打開，即把FCB送到內存

fd=open（文件路徑名，打開方式）

①

根據文件路徑名查目錄，找到FCB主部；操作系統(tǒng)②

根據打開方式、共享說明和用戶身份檢查訪問合法性；③

根據文件號查系統(tǒng)打開文件表，看文件是否已被打開；是→共享計數(shù)加1否則→將外存中的FCB主部等信息填入系統(tǒng)打開文件表空表項，共享計數(shù)置為1；操作系統(tǒng)④

在用戶打開文件表中取一空表項，填寫打開方式等，并指向系統(tǒng)打開文件表對應表項

返回信息：fd：文件描述符，是一個非負整數(shù)，用于以后讀寫文件操作系統(tǒng)（3）關閉文件（4）刪除文件：撤銷FCB（5）指針定位

seek（fd,新指針的位置）

①

由fd查用戶打開文件表，找到對應的入口；

②

將用戶打開文件表中文件讀寫指針位置設為新指針的位置，供后繼讀寫命令存取該指針處文件內容操作系統(tǒng)（6）讀文件

read（文件名，（文件內位置），要讀的長度，內存目的地址）隱含參數(shù)：進程主

①檢查長度是否為正整數(shù)是→②，否則→⑩②

根據文件名查找目錄，確定該文件在目錄中的位置。？？？操作系統(tǒng)③

根據隱含參數(shù)中的進程主和目錄中該文件的存儲權限數(shù)據，檢查是否有權讀？是→④，否則→⑩④

由文件內位置與要讀的長度計算最末位置，將其與目錄中的文件長度比較，超過否？是→⑩，否則→⑤也可將參數(shù)中的長度修正為目錄中的文件長度⑤

根據參數(shù)中的位置、長度和目錄中的映射信息，確定塊號、塊數(shù)、塊內位移與長度。（多次讀盤）操作系統(tǒng)⑥

根據下一塊號讀塊至內存緩沖區(qū)⑦

根據塊內位移長度取出要讀的內容，送至參數(shù)中的內存目的地址⑧

根據塊內長度或起始塊號+塊數(shù)，確定還讀下一塊嗎？同時確定下一塊塊號是→⑤，否則→⑨⑨

正常返回⑩

錯誤返回，返回相應錯誤號操作系統(tǒng)（7）寫文件（8）文件連接(LINK)（9）復制文件（10）目錄的操作操作系統(tǒng)1.內存中所需的表目（1）系統(tǒng)打開文件表（整個系統(tǒng)一張）

放在內存。用于保存已打開文件的FCB

此外，文件號，共享計數(shù)，修改標志（2）用戶打開文件表（每個進程一個）文件描述符，打開方式，讀寫指針，系統(tǒng)打開文件表入口在進程的PCB中，記錄了用戶打開文件表的位置五、文件系統(tǒng)的實現(xiàn)操作系統(tǒng)（3）用戶打開文件表與系統(tǒng)打開文件表之間的關系用戶打開文件表指向系統(tǒng)打開文件表如果多個進程共享同一個文件，則多個用戶打開文件表目對應系統(tǒng)打開文件表的同一入口操作系統(tǒng)系統(tǒng)打開文件表操作系統(tǒng)用戶打開文件表操作系統(tǒng)用戶與系統(tǒng)打開文件表的關系操作系統(tǒng)（1）空閑塊表(P215-P217)

將所有空閑塊記錄在一個表中，即空閑塊表，有兩項（2）空閑塊鏈表把所有空閑塊鏈成一個鏈擴展：成組鏈接法(3)位示圖(4)成組鏈接2.外存空間管理操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)1．分配一個空閑塊查L單元內容（空閑塊數(shù)）：當空閑塊數(shù)>1i:＝L＋空閑塊數(shù)；從i單元得到一空閑塊號；把該塊分配給申請者；空閑塊數(shù)減1。當空閑塊數(shù)＝1取出L＋1單元內容（一組的第一塊塊號或0）；其值＝0無空閑塊，申請者等待不等于零把該塊內容復制到專用塊；該塊分配給申請者；把專用塊內容讀到主存L開始的區(qū)域。分配和回收的算法操作系統(tǒng)查L單元的空閑塊數(shù)；當空閑塊數(shù)<100空閑塊數(shù)加1；j:＝L＋空閑塊數(shù)；歸還塊號填入j單元。當空閑塊數(shù)＝100把主存中登記的信息寫入歸還塊中；把歸還塊號填入L＋1單元；將L單元置成1。2．歸還一塊操作系統(tǒng)P216用一串二進制位反映磁盤空間中分配使用情況,每個物理塊對應一位,分配物理塊為1，否則為0申請物理塊時，可以在位示圖中查找為0的位，返回對應物理塊號；歸還時；將對應位轉置0描述能力強，適合各種物理結構（3）位圖法操作系統(tǒng)已知字號i，位號j

塊號＝i×字長＋j已知塊號：

字號＝[塊號/字長]

位號＝塊號mod字長塊號計算公式(1)操作系統(tǒng)已知塊號，則磁盤地址：

柱面號＝[塊號/（磁頭數(shù)×扇區(qū)數(shù)）]

磁頭號＝[（塊號mod（磁頭數(shù)×扇區(qū)數(shù)））/扇區(qū)數(shù)]

扇區(qū)號＝（塊號mod（磁頭數(shù)×扇區(qū)數(shù)））mod扇區(qū)數(shù)已知磁盤地址：塊號＝柱面號×（磁頭數(shù)×扇區(qū)數(shù)）＋磁頭號×扇區(qū)數(shù)＋扇區(qū)號塊號計算公式(2)操作系統(tǒng)1.文件共享(1)定義一個文件被多個用戶或程序使用共享形式：被多個用戶使用，由存取權限控制被多個程序使用，但各用自己的讀寫指針被多個程序使用，但共享讀寫指針六、文件系統(tǒng)的安全操作系統(tǒng)（2）目的節(jié)省時間和存儲空間，減少了用戶工作量；進程間通過文件交換信息操作系統(tǒng)（3）實現(xiàn)由系統(tǒng)目錄實現(xiàn)對文件的共享用戶通過全路徑名共享地訪問這些文件對要共享的文件進行連接通過“連接（Link）”命令，在用戶自己的目錄項中對要共享的文件建立起相應的表目，即建立兩個文件的等價關系操作系統(tǒng)

連接實現(xiàn)方案：目錄項指向I節(jié)點問題：刪除文件時怎樣考慮？符號連接系統(tǒng)建立一個新文件，類型為LINK，放在要連接的目錄下。該文件包含了連接它的文件的路徑名問題：系統(tǒng)開銷大優(yōu)勢：計算機網絡環(huán)境下可用操作系統(tǒng)UNIX實例Link(A/F,B/C)

在B目錄中建立一個新表目，并在文件F所對應的目錄表目中的“連接數(shù)”項加1文件名內部標識號CA/F的內部標識號操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（1）文件保護用于提供安全性的特定的操作系統(tǒng)機制。（對擁有權限的用戶，應該讓其進行相應操作，否則，應禁止防止其他用戶冒充對文件進行操作）實現(xiàn)：*用戶驗證*存取控制2.文件的保護機制操作系統(tǒng)（2）用戶驗證當用戶登錄時，檢驗其身份（用戶是誰，用戶擁有什么，用戶知道什么）口令物理鑒定磁卡，指紋，簽名分析，手指長度分析對策操作系統(tǒng)（3）存取控制審查用戶的權限審查本次操作的合法性操作系統(tǒng)方法一：文件的二級存取控制第一級：對訪問者的識別對用戶分類：文件主（owner）文件主的同組用戶（group）其它用戶（other）操作系統(tǒng)第二級：對操作權限的識別對操作分類：讀操作（r）寫操作（w）執(zhí)行操作（x）不能執(zhí)行任何操作（-）操作系統(tǒng)

rwx

rwx

rwx

chmod711file1

chmod755file2操作系統(tǒng)方法二:存取控制矩陣文件用戶

A B C

User1 rw r w User2 e

操作系統(tǒng)（1）安全性確保未經授權的用戶不能存取某些文件。涉及到技術、管理、法律、道德和政治等問題3.

安全環(huán)境操作系統(tǒng)安全性的兩個重要方面：數(shù)據丟失災難硬件或軟件故障人的失誤可通過備份解決（存放在另一處）操作系統(tǒng)入侵者積極的或消極的非技術人員的偶然窺視入侵者的窺視明確的偷竊企圖商業(yè)或軍事間諜活動設計安全時要考慮是哪一類入侵者操作系統(tǒng)一般性的安全攻擊請求內存頁、磁盤空間和磁帶并讀取其內容嘗試非法的系統(tǒng)調用（非法參數(shù)、不合適的參數(shù)）在登錄過程中鍵入DEL，BREAK

寫一段程序欺騙用戶……病毒操作系統(tǒng)系統(tǒng)設計必須公開缺省屬性應該不可訪問檢查當前權限給每個進程賦予一個最小的可能權限保護機制應簡單一致，嵌入到系統(tǒng)底層采取的方案必須可接受4.安全性的設計原則操作系統(tǒng)磁盤服務：其速度和可靠性成為系統(tǒng)性能和可靠性的主要瓶頸

設計文件系統(tǒng)時應盡可能減少磁盤訪問次數(shù)七、文件系統(tǒng)的性能問題操作系統(tǒng)系統(tǒng)在內存中保存一些塊，邏輯上它們屬于磁盤檢查所有的讀請求，看所需的塊是否在高速緩存中。如果在，則可直接進行讀操作。否則，首先要將塊讀到高速緩存，再拷貝到所需的地方如果高速緩存已滿，則需要進行淘汰1.塊高速緩存操作系統(tǒng)分配塊時，把有可能順序存取的塊放在一起，最好在同一柱面上，從而減少磁盤臂的移動次數(shù)2.合理分配磁盤空間操作系統(tǒng)（1）磁盤調度當多個訪盤請求在等待時，采用一定的策略，對這些請求的服務順序調整安排，旨在降低平均磁盤服務時間，達到公平、高效公平：一個I/O請求在有限時間內滿足高效：減少設備機械運動所帶來的時間浪費3.磁盤調度操作系統(tǒng)（2）磁盤調度考慮的問題：一次訪盤時間=尋道時間+旋轉延遲時間+存取時間減少尋道時間減少延遲時間操作系統(tǒng)（3）磁盤調度算法先來先服務：按訪問請求到達的先后次序服務優(yōu)點：簡單，公平；缺點：效率不高，相臨兩次請求可能會造成最內到最外的柱面尋道，使磁頭反復移動，增加了服務時間，對機械也不利操作系統(tǒng)假設磁盤訪問序列：98，183，37，122，14，124，65，67讀寫頭起始位置：53安排磁頭服務序列計算磁頭移動總距離（道數(shù)）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)最短尋道時間優(yōu)先：優(yōu)先選擇距當前磁頭最近的訪問請求進行服務，主要考慮尋道優(yōu)先優(yōu)點：改善了磁盤平均服務時間；缺點：造成某些訪問請求長期等待得不到服務操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)克服了最短尋道優(yōu)先的缺點，既考慮了距離，同時又考慮了方向具體做法：當設備無訪問請求時，磁頭不動；當有訪問請求時，磁頭按一個方向移動，在移動過程中對遇到的訪問請求進行服務，然后判斷該方向上是否還有訪問請求，如果有則繼續(xù)掃描；否則改變移動方向，并為經過的訪問請求服務，如此反復掃描算法（電梯算法）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)總是從0號柱面開始向里掃描按照各自所要訪問的柱面位置的次序去選擇訪問者移動臂到達最后個一個柱面后，立即帶動讀寫磁頭快速返回到0號柱面返回時不為任何的等待訪問者服務返回后可再次進行掃描單向掃描調度算法操作系統(tǒng)旋轉調度：根據延遲時間來決定執(zhí)行次序的調度分析：若干等待訪問者請求訪問同一磁道上的不同扇區(qū)若干等待訪問者請求訪問不同磁道上的不同編號的扇區(qū)若干等待訪問者請求訪問不同磁道上具有相同的扇區(qū)（4）旋轉調度算法操作系統(tǒng)解決方案：對于前兩種情況：總是讓首先到達讀寫磁頭位置下的扇區(qū)先進行傳送操作對于第三種情況：這些扇區(qū)同時到達讀寫磁頭位置下，可任意選擇一個讀寫磁頭進行傳送操作操作系統(tǒng)請求順序柱面號磁頭號扇區(qū)號

①541②515③545④528例子操作系統(tǒng)記錄在磁道上的排列方式也會影響輸入輸出操作的時間例子：處理程序要求順序處理8個記錄；磁盤旋轉一周為20毫秒/周；花5毫秒對記錄進行處理12873456146372584.信息的優(yōu)化分布操作系統(tǒng)請求順序柱面號磁頭號扇區(qū)號

①963②756③