概述文件的結(jié)構(gòu)和存取方式文件目錄文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)文件的使

概述文件的結(jié)構(gòu)和存取方式文件目錄文件系統(tǒng)的實(shí)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(jì)算機(jī)應(yīng)用程序都要：存儲(chǔ)信息，檢索信息三個(gè)基本要求：能夠存儲(chǔ)大量的信息長(zhǎng)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(chǔ)在磁盤或其他外部介質(zhì)上文件是通過操作系統(tǒng)來管理的，包括：文件的結(jié)構(gòu)，命名，存取，使用，保護(hù)和實(shí)現(xiàn)方法解決方法操作系統(tǒng)用戶觀點(diǎn)：文件系統(tǒng)如何呈現(xiàn)在其面前：一個(gè)文件有什么組成，如何命名，如何保護(hù)文件，可以進(jìn)行何種操作等等操作系統(tǒng)觀點(diǎn)：文件目錄怎樣實(shí)現(xiàn)，怎樣管理存儲(chǔ)空間，文件存儲(chǔ)位置，磁盤實(shí)際運(yùn)作方式(與設(shè)備管理的接口)等等看待文件的兩種觀點(diǎn)操作系統(tǒng)（1）文件一組帶標(biāo)識(shí)的在邏輯上有完整意義的信息項(xiàng)的序列，這個(gè)標(biāo)識(shí)為文件名信息項(xiàng)：構(gòu)成文件內(nèi)容的基本單位長(zhǎng)度：?jiǎn)蝹€(gè)字節(jié)，或多個(gè)字節(jié)文件內(nèi)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(xiàng)之間具有順序關(guān)系信息項(xiàng)信息項(xiàng)……...信息項(xiàng)……...信息項(xiàng)編號(hào)：01……i……n-1讀寫指針操作系統(tǒng)

文件是一個(gè)抽象機(jī)制，它提供了一種把信息保存在存儲(chǔ)介質(zhì)上，而且便于以后存取的方法，用戶不必關(guān)心實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)文件的特點(diǎn)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(chǔ)、檢索、更新，提供安全可靠的共享和保護(hù)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(gè)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(zhǎng)度，數(shù)字和特殊字符，大小寫區(qū)分，支持文件擴(kuò)展名（一個(gè)或多個(gè)）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(chǔ)空間，實(shí)施存儲(chǔ)空間的分配與回收實(shí)現(xiàn)文件的按名存取名字空間映射存儲(chǔ)空間（4）功能(1)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)文件信息的共享，并提供文件的保護(hù)和保密措施向用戶提供一個(gè)方便使用的接口（提供對(duì)文件系統(tǒng)操作命令，以及提供對(duì)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(hù)及向用戶提供有關(guān)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(duì)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(zhì)和用途分類

系統(tǒng)文件：有關(guān)OS及有關(guān)系統(tǒng)所組成文件

用戶文件：庫(kù)文件：標(biāo)準(zhǔn)子程序及常用應(yīng)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(shí)文件；永久文件；檔案文件（3）按文件的保護(hù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shè)備文件，把外部設(shè)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(jìn)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(shè)備文件：和輸入輸出有關(guān)，用于模仿串行I/O設(shè)備，例如終端，打印機(jī)，網(wǎng)絡(luò)等塊設(shè)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(jié)構(gòu)

從用戶角度看文件，研究文件的組織形式二、文件的結(jié)構(gòu)及文件存取方式操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)構(gòu)成文件的基本單位是字符，文件是有邏輯意義的、無結(jié)構(gòu)的一串字符的集合。文件：一個(gè)無結(jié)構(gòu)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(gè)記錄組成，每個(gè)記錄有一個(gè)鍵，可按鍵進(jìn)行查找。記錄式文件是有結(jié)構(gòu)的文件。文件：一個(gè)固定長(zhǎng)度記錄的序列，每條記錄有其內(nèi)部結(jié)構(gòu)（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(chǔ)設(shè)備常常劃分為若干大小相等的物理塊。同時(shí)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(hào)

以塊為單位進(jìn)行信息的存儲(chǔ)、傳輸、分配2.存儲(chǔ)介質(zhì)操作系統(tǒng)（2）磁帶永久保存大容量數(shù)據(jù)順序存取設(shè)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(nèi)容存取速度較慢，主要用于后備存儲(chǔ)，或存儲(chǔ)不經(jīng)常用的信息，或用于傳遞數(shù)據(jù)的介質(zhì)操作系統(tǒng)第i塊間隙第i+1塊磁帶的存儲(chǔ)格式操作系統(tǒng)直接（隨機(jī)）存取設(shè)備：存取磁盤上任一物理塊的時(shí)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(gè)盤片，正反兩面都用來記錄信息，每面一個(gè)磁頭所有盤面中處于同一磁道號(hào)上的所有磁道組成一個(gè)柱面物理地址形式：

磁頭號(hào)（盤面號(hào)）

磁道號(hào)（柱面號(hào)）

扇區(qū)號(hào)有關(guān)磁盤的術(shù)語操作系統(tǒng)

磁盤系統(tǒng)由磁盤本身和驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備組成，實(shí)際存取讀寫的動(dòng)作過程是由磁盤驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備按照主機(jī)要求完成的一次訪盤請(qǐng)求：讀/寫，磁盤地址（設(shè)備號(hào)，柱面號(hào)，磁頭號(hào)，扇區(qū)號(hào)），內(nèi)存地址（源/目）操作系統(tǒng)完成過程由三個(gè)動(dòng)作組成：尋道（時(shí)間）：磁頭移動(dòng)定位到指定磁道旋轉(zhuǎn)延遲（時(shí)間）：等待指定扇區(qū)從磁頭下旋轉(zhuǎn)經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸（時(shí)間）：數(shù)據(jù)在磁盤與內(nèi)存之間的實(shí)際傳輸操作系統(tǒng)硬盤又分為兩種：固定頭磁盤：每個(gè)磁道設(shè)置一個(gè)磁頭，變換磁道時(shí)不需要磁頭的機(jī)械移動(dòng)，速度快但成本高移動(dòng)頭磁盤：一個(gè)盤面只有一個(gè)磁頭，變換磁道時(shí)需要移動(dòng)磁頭，速度慢但成本低操作系統(tǒng)硬盤的結(jié)構(gòu)和引導(dǎo)區(qū)操作系統(tǒng)光盤容量大，速度快，價(jià)格便宜，但一般不可寫可讀寫光盤驅(qū)動(dòng)器價(jià)格貴，寫過程很麻煩光盤的空間結(jié)構(gòu)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(qū)動(dòng)部分+存儲(chǔ)介質(zhì)種類很多外存空間組織與地址與存取方式非常復(fù)雜I/O過程方式非常復(fù)雜（5）外存的特點(diǎn)操作系統(tǒng)用戶對(duì)外存的使用：讀寫外存數(shù)據(jù)用戶對(duì)外存的要求：方便、效率、安全（6）用戶對(duì)外存的要求操作系統(tǒng)在讀寫外存時(shí)不涉及硬件細(xì)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(quán)可以方便地共享，動(dòng)態(tài)擴(kuò)縮，攜帶拆卸，了解存儲(chǔ)情況和使用情況以盡可能小的代價(jià)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(zhì)上的存放方式來研究文件（1）連續(xù)結(jié)構(gòu)（順序）文件的信息存放在若干連續(xù)的物理塊中優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單支持順序存取和隨機(jī)存取順序存取速度快所需的磁盤尋道次數(shù)和尋道時(shí)間最少3.文件的物理結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)缺點(diǎn):文件不能動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)預(yù)留空間:浪費(fèi)重新分配和移動(dòng)不利于文件插入和刪除外部碎片問題存儲(chǔ)壓縮技術(shù)操作系統(tǒng)一個(gè)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(gè)物理塊指向下一個(gè)物理塊優(yōu)點(diǎn)：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(dòng)態(tài)擴(kuò)充（2）鏈接結(jié)構(gòu)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(diǎn)：存取速度慢，不適于隨機(jī)存取可靠性問題，如指針出錯(cuò)更多的尋道次數(shù)和尋道時(shí)間鏈接指針占用一定的空間鏈接結(jié)構(gòu)的一個(gè)變形:

文件分配表FAT操作系統(tǒng)一個(gè)文件的信息存放在若干不連續(xù)物理塊中，系統(tǒng)為每個(gè)文件建立一個(gè)專用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)--索引表，并將這些塊的塊號(hào)存放在一個(gè)索引表中一個(gè)索引表就是磁盤塊地址數(shù)組,其中第i個(gè)條目指向文件的第i塊（3）索引結(jié)構(gòu)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(diǎn)：保持了鏈接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，又解決了其缺點(diǎn)：即能順序存取，又能隨機(jī)存取滿足了文件動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)、插入刪除的要求能充分利用外存空間操作系統(tǒng)缺點(diǎn)：較多的尋道次數(shù)和尋道時(shí)間索引表本身帶來了系統(tǒng)開銷如：內(nèi)外存空間，存取時(shí)間操作系統(tǒng)索引表組織:

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

UNIX文件系統(tǒng)采用的是多級(jí)索引結(jié)構(gòu)(綜合模式)。每個(gè)文件的索引表為13個(gè)索引項(xiàng)，每項(xiàng)2個(gè)字節(jié)。最前面10項(xiàng)直接登記存放文件信息的物理塊號(hào)（直接尋址）操作系統(tǒng)

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

UNIX中采用了三級(jí)索引結(jié)構(gòu)后，文件最大可達(dá)16兆個(gè)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(jī)(直接)存取方式4.文件結(jié)構(gòu)、文件存取方式與文件存儲(chǔ)介質(zhì)的關(guān)系存儲(chǔ)介質(zhì)物理結(jié)構(gòu)存取方式磁帶連續(xù)結(jié)構(gòu)順序存取磁盤連續(xù)鏈接索引順序順序順序隨機(jī)

隨機(jī)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(shè)置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，存放了為管理文件所需的所有有關(guān)信息（文件屬性）文件控制塊是文件存在的標(biāo)志三、文件目錄操作系統(tǒng)文件名，文件號(hào)，用戶名，文件地址，文件長(zhǎng)度，文件類型，文件屬性，共享計(jì)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(jié)構(gòu)，文件物理結(jié)構(gòu)文件控制塊的內(nèi)容操作系統(tǒng)文件目錄：把所有的FCB組織在一起，就構(gòu)成了文件目錄，即文件控制塊的有序集合目錄項(xiàng)：構(gòu)成文件目錄的項(xiàng)目（目錄項(xiàng)就是FCB）目錄文件：為了實(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)文件就叫目錄文件文件目錄、目錄項(xiàng)、目錄文件操作系統(tǒng)一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)2.目錄結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)（1）一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)為所有文件建立一個(gè)目錄文件（組成一線性表）優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)：限制了用戶對(duì)文件的命名文件平均檢索時(shí)間長(zhǎng)限制了對(duì)文件的共享操作系統(tǒng)為改變一級(jí)目錄文件目錄命名沖突，并提高對(duì)目錄文件檢索速度而改進(jìn)

目錄分為兩級(jí)：一級(jí)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(jí)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(jí)目錄結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：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(shí)間降低缺點(diǎn)：增加了系統(tǒng)開銷二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（3）多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)（樹型目錄）c操作系統(tǒng)樹型目錄的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：層次結(jié)構(gòu)清晰，便于管理和保護(hù)；有利于文件分類；解決重名問題；提高文件檢索速度；能進(jìn)行存取權(quán)限的控制缺點(diǎn)：查找一個(gè)文件按路徑名逐層檢查，由于每個(gè)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(xiàng)信息存在一哈希表中，搜索時(shí)根據(jù)文件名計(jì)算哈希值得到一個(gè)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(shí)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(xiàng)根據(jù)路徑名檢索：全路徑名：從根開始相對(duì)路徑：從當(dāng)前目錄開始（4）文件目錄檢索操作系統(tǒng)文件尋址根據(jù)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(zhì)上的地址，稱為文件尋址操作系統(tǒng)

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

解：分解前：占512/48=10個(gè)FCB

分解后：占512/8=64個(gè)符號(hào)目錄項(xiàng)或512/42=12個(gè)基本目錄項(xiàng)假設(shè)：目錄文件有128個(gè)目錄項(xiàng)分解前：占13塊分解后：符號(hào)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(diǎn)：一個(gè)基本目錄項(xiàng)可以對(duì)應(yīng)多個(gè)符號(hào)目錄項(xiàng)查找一個(gè)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(gè)當(dāng)前正在使用的目錄，稱為當(dāng)前目錄。查找一個(gè)文件可從當(dāng)前目錄開始，使用部分路徑名；當(dāng)前目錄可根據(jù)需要任意改變。當(dāng)前目錄一般存放在內(nèi)存（5）當(dāng)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(zhǎng)駐內(nèi)存。目錄文件采用鏈接結(jié)構(gòu)，普通文件采用三級(jí)索引結(jié)構(gòu)。假設(shè)一個(gè)物理塊放10個(gè)目錄項(xiàng)，一個(gè)目錄下最多放40個(gè)文件。如果下級(jí)文件是目錄文件，則上級(jí)目錄項(xiàng)指向該目錄文件的首地址；如果下級(jí)文件是普通文件，則上級(jí)目錄項(xiàng)指向該文件的文件控制塊。又假設(shè)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(dòng)硬盤最少幾次，最多幾次？（假設(shè)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(xí):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(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)以及設(shè)備的物理特性密切相關(guān)文件信息是以塊為單位存儲(chǔ)、傳輸?shù)?。但存取文件時(shí)，對(duì)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(chǔ)介質(zhì)上的物理塊長(zhǎng)度與邏輯記錄的長(zhǎng)度是否匹配直接影響到對(duì)文件的尋址操作系統(tǒng)邏輯記錄長(zhǎng)度與物理塊長(zhǎng)相等邏輯記錄長(zhǎng)度為物理塊長(zhǎng)的整數(shù)因子邏輯記錄長(zhǎng)度不為物理塊長(zhǎng)的整數(shù)因子操作系統(tǒng)記錄的成組：把若干個(gè)邏輯記錄合成一組存放一塊的工作進(jìn)行成組操作時(shí)必須使用主存緩沖區(qū)，緩沖區(qū)的長(zhǎng)度等于邏輯記錄長(zhǎng)度乘以成組的塊因子記錄的成組：提高了存儲(chǔ)空間的利用率；減少了啟動(dòng)外設(shè)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(gè)邏輯記錄分離出來的操作a.根據(jù)記錄號(hào)和記錄長(zhǎng)度，確定記錄所在物理塊的相對(duì)塊號(hào)rbb.由記錄長(zhǎng)確定記錄所在的物理塊塊數(shù)nc.計(jì)算記錄在所占的首物理塊內(nèi)的位移量d1d.計(jì)算記錄所占的末物理塊內(nèi)的位移量d2，即記錄在末塊內(nèi)占據(jù)的長(zhǎng)度e.根據(jù)物理塊長(zhǎng)bs及計(jì)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(duì)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(diào)用或命令四、文件系統(tǒng)的使用操作系統(tǒng)提供設(shè)置和修改對(duì)用戶文件存取權(quán)限提供建立、修改、改變、刪除目錄的服務(wù)提供文件共享，設(shè)置訪問路徑的服務(wù)提供創(chuàng)建、打開、讀、寫、關(guān)閉、撤消文件等服務(wù)文件系統(tǒng)維護(hù)文件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)1.主要操作操作系統(tǒng)（1）建立文件

實(shí)質(zhì)是建立文件的FCB，并建立必要的存儲(chǔ)空間，分配空FCB，根據(jù)提供的參數(shù)及需要填寫有關(guān)內(nèi)容，返回一個(gè)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(quán)限，（，最大長(zhǎng)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(cuò)誤返回②

檢查同一目錄下有無重名文件無→③，有→錯(cuò)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(qǐng)數(shù)據(jù)塊空間（申請(qǐng)一部分或一次性全部申請(qǐng)）④

填寫目錄項(xiàng)內(nèi)容：文件名，用戶名等，存取權(quán)限，長(zhǎng)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(gè)文件使用前都要先打開，即把FCB送到內(nèi)存

fd=open（文件路徑名，打開方式）

①

根據(jù)文件路徑名查目錄，找到FCB主部；操作系統(tǒng)②

根據(jù)打開方式、共享說明和用戶身份檢查訪問合法性；③

根據(jù)文件號(hào)查系統(tǒng)打開文件表，看文件是否已被打開；是→共享計(jì)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(xiàng)，共享計(jì)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(xiàng)，填寫打開方式等，并指向系統(tǒng)打開文件表對(duì)應(yīng)表項(xiàng)

返回信息：fd：文件描述符，是一個(gè)非負(fù)整數(shù)，用于以后讀寫文件操作系統(tǒng)（3）關(guān)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(duì)應(yīng)的入口；

②

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

read（文件名，（文件內(nèi)位置），要讀的長(zhǎng)度，內(nèi)存目的地址）隱含參數(shù)：進(jìn)程主

①檢查長(zhǎng)度是否為正整數(shù)是→②，否則→⑩②

根據(jù)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(jù)隱含參數(shù)中的進(jìn)程主和目錄中該文件的存儲(chǔ)權(quán)限數(shù)據(jù)，檢查是否有權(quán)讀？是→④，否則→⑩④

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

根據(jù)參數(shù)中的位置、長(zhǎng)度和目錄中的映射信息，確定塊號(hào)、塊數(shù)、塊內(nèi)位移與長(zhǎng)度。（多次讀盤）操作系統(tǒng)⑥

根據(jù)下一塊號(hào)讀塊至內(nèi)存緩沖區(qū)⑦

根據(jù)塊內(nèi)位移長(zhǎng)度取出要讀的內(nèi)容，送至參數(shù)中的內(nèi)存目的地址⑧

根據(jù)塊內(nèi)長(zhǎng)度或起始?jí)K號(hào)+塊數(shù)，確定還讀下一塊嗎？同時(shí)確定下一塊塊號(hào)是→⑤，否則→⑨⑨

正常返回⑩

錯(cuò)誤返回，返回相應(yīng)錯(cuò)誤號(hào)操作系統(tǒng)（7）寫文件（8）文件連接(LINK)（9）復(fù)制文件（10）目錄的操作操作系統(tǒng)1.內(nèi)存中所需的表目（1）系統(tǒng)打開文件表（整個(gè)系統(tǒng)一張）

放在內(nèi)存。用于保存已打開文件的FCB

此外，文件號(hào)，共享計(jì)數(shù)，修改標(biāo)志（2）用戶打開文件表（每個(gè)進(jìn)程一個(gè)）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(jìn)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(shí)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(guān)系用戶打開文件表指向系統(tǒng)打開文件表如果多個(gè)進(jìn)程共享同一個(gè)文件，則多個(gè)用戶打開文件表目對(duì)應(yīng)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(guān)系操作系統(tǒng)（1）空閑塊表(P215-P217)

將所有空閑塊記錄在一個(gè)表中，即空閑塊表，有兩項(xiàng)（2）空閑塊鏈表把所有空閑塊鏈成一個(gè)鏈擴(kuò)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(gè)空閑塊查L(zhǎng)單元內(nèi)容（空閑塊數(shù)）：當(dāng)空閑塊數(shù)>1i:＝L＋空閑塊數(shù)；從i單元得到一空閑塊號(hào)；把該塊分配給申請(qǐng)者；空閑塊數(shù)減1。當(dāng)空閑塊數(shù)＝1取出L＋1單元內(nèi)容（一組的第一塊塊號(hào)或0）；其值＝0無空閑塊，申請(qǐng)者等待不等于零把該塊內(nèi)容復(fù)制到專用塊；該塊分配給申請(qǐng)者；把專用塊內(nèi)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(zhǎng)單元的空閑塊數(shù)；當(dāng)空閑塊數(shù)<100空閑塊數(shù)加1；j:＝L＋空閑塊數(shù)；歸還塊號(hào)填入j單元。當(dāng)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(hào)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(jìn)制位反映磁盤空間中分配使用情況,每個(gè)物理塊對(duì)應(yīng)一位,分配物理塊為1，否則為0申請(qǐng)物理塊時(shí)，可以在位示圖中查找為0的位，返回對(duì)應(yīng)物理塊號(hào)；歸還時(shí)；將對(duì)應(yīng)位轉(zhuǎn)置0描述能力強(qiáng)，適合各種物理結(jié)構(gòu)（3）位圖法操作系統(tǒng)已知字號(hào)i，位號(hào)j

塊號(hào)＝i×字長(zhǎng)＋j已知塊號(hào)：

字號(hào)＝[塊號(hào)/字長(zhǎng)]

位號(hào)＝塊號(hào)mod字長(zhǎng)塊號(hào)計(jì)算公式(1)操作系統(tǒng)已知塊號(hào)，則磁盤地址：

柱面號(hào)＝[塊號(hào)/（磁頭數(shù)×扇區(qū)數(shù)）]

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

扇區(qū)號(hào)＝（塊號(hào)mod（磁頭數(shù)×扇區(qū)數(shù)））mod扇區(qū)數(shù)已知磁盤地址：塊號(hào)＝柱面號(hào)×（磁頭數(shù)×扇區(qū)數(shù)）＋磁頭號(hào)×扇區(qū)數(shù)＋扇區(qū)號(hào)塊號(hào)計(jì)算公式(2)操作系統(tǒng)1.文件共享(1)定義一個(gè)文件被多個(gè)用戶或程序使用共享形式：被多個(gè)用戶使用，由存取權(quán)限控制被多個(gè)程序使用，但各用自己的讀寫指針被多個(gè)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(shí)間和存儲(chǔ)空間，減少了用戶工作量；進(jìn)程間通過文件交換信息操作系統(tǒng)（3）實(shí)現(xiàn)由系統(tǒng)目錄實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的共享用戶通過全路徑名共享地訪問這些文件對(duì)要共享的文件進(jìn)行連接通過“連接（Link）”命令，在用戶自己的目錄項(xiàng)中對(duì)要共享的文件建立起相應(yīng)的表目，即建立兩個(gè)文件的等價(jià)關(guān)系操作系統(tǒng)

連接實(shí)現(xiàn)方案：目錄項(xiàng)指向I節(jié)點(diǎn)問題：刪除文件時(shí)怎樣考慮？符號(hào)連接系統(tǒng)建立一個(gè)新文件，類型為L(zhǎng)INK，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(shì)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下可用操作系統(tǒng)UNIX實(shí)例Link(A/F,B/C)

在B目錄中建立一個(gè)新表目，并在文件F所對(duì)應(yīng)的目錄表目中的“連接數(shù)”項(xiàng)加1文件名內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)CA/F的內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（1）文件保護(hù)用于提供安全性的特定的操作系統(tǒng)機(jī)制。（對(duì)擁有權(quán)限的用戶，應(yīng)該讓其進(jìn)行相應(yīng)操作，否則，應(yīng)禁止防止其他用戶冒充對(duì)文件進(jìn)行操作）實(shí)現(xiàn)：*用戶驗(yàn)證*存取控制2.文件的保護(hù)機(jī)制操作系統(tǒng)（2）用戶驗(yàn)證當(dāng)用戶登錄時(shí)，檢驗(yàn)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(zhǎng)度分析對(duì)策操作系統(tǒng)（3）存取控制審查用戶的權(quán)限審查本次操作的合法性操作系統(tǒng)方法一：文件的二級(jí)存取控制第一級(jí)：對(duì)訪問者的識(shí)別對(duì)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(jí)：對(duì)操作權(quán)限的識(shí)別對(duì)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(jīng)授權(quán)的用戶不能存取某些文件。涉及到技術(shù)、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(gè)重要方面：數(shù)據(jù)丟失災(zāi)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(shù)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(dòng)設(shè)計(jì)安全時(shí)要考慮是哪一類入侵者操作系統(tǒng)一般性的安全攻擊請(qǐng)求內(nèi)存頁、磁盤空間和磁帶并讀取其內(nèi)容嘗試非法的系統(tǒng)調(diào)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(shè)計(jì)必須公開缺省屬性應(yīng)該不可訪問檢查當(dāng)前權(quán)限給每個(gè)進(jìn)程賦予一個(gè)最小的可能權(quán)限保護(hù)機(jī)制應(yīng)簡(jiǎn)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(shè)計(jì)原則操作系統(tǒng)磁盤服務(wù)：其速度和可靠性成為系統(tǒng)性能和可靠性的主要瓶頸

設(shè)計(jì)文件系統(tǒng)時(shí)應(yīng)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(nèi)存中保存一些塊，邏輯上它們屬于磁盤檢查所有的讀請(qǐng)求，看所需的塊是否在高速緩存中。如果在，則可直接進(jìn)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(jìn)行淘汰1.塊高速緩存操作系統(tǒng)分配塊時(shí)，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(dòng)次數(shù)2.合理分配磁盤空間操作系統(tǒng)（1）磁盤調(diào)度當(dāng)多個(gè)訪盤請(qǐng)求在等待時(shí)，采用一定的策略，對(duì)這些請(qǐng)求的服務(wù)順序調(diào)整安排，旨在降低平均磁盤服務(wù)時(shí)間，達(dá)到公平、高效公平：一個(gè)I/O請(qǐng)求在有限時(shí)間內(nèi)滿足高效：減少設(shè)備機(jī)械運(yùn)動(dòng)所帶來的時(shí)間浪費(fèi)3.磁盤調(diào)度操作系統(tǒng)（2）磁盤調(diào)度考慮的問題：一次訪盤時(shí)間=尋道時(shí)間+旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間+存取時(shí)間減少尋道時(shí)間減少延遲時(shí)間操作系統(tǒng)（3）磁盤調(diào)度算法先來先服務(wù)：按訪問請(qǐng)求到達(dá)的先后次序服務(wù)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，公平；缺點(diǎn)：效率不高，相臨兩次請(qǐng)求可能會(huì)造成最內(nèi)到最外的柱面尋道，使磁頭反復(fù)移動(dòng)，增加了服務(wù)時(shí)間，對(duì)機(jī)械也不利操作系統(tǒng)假設(shè)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(wù)序列計(jì)算磁頭移動(dòng)總距離（道數(shù)）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)最短尋道時(shí)間優(yōu)先：優(yōu)先選擇距當(dāng)前磁頭最近的訪問請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)，主要考慮尋道優(yōu)先優(yōu)點(diǎn)：改善了磁盤平均服務(wù)時(shí)間；缺點(diǎn)：造成某些訪問請(qǐng)求長(zhǎng)期等待得不到服務(wù)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)克服了最短尋道優(yōu)先的缺點(diǎn)，既考慮了距離，同時(shí)又考慮了方向具體做法：當(dāng)設(shè)備無訪問請(qǐng)求時(shí)，磁頭不動(dòng)；當(dāng)有訪問請(qǐng)求時(shí)，磁頭按一個(gè)方向移動(dòng)，在移動(dòng)過程中對(duì)遇到的訪問請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)，然后判斷該方向上是否還有訪問請(qǐng)求，如果有則繼續(xù)掃描；否則改變移動(dòng)方向，并為經(jīng)過的訪問請(qǐng)求服務(wù)，如此反復(fù)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(hào)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(dòng)臂到達(dá)最后個(gè)一個(gè)柱面后，立即帶動(dòng)讀寫磁頭快速返回到0號(hào)柱面返回時(shí)不為任何的等待訪問者服務(wù)返回后可再次進(jìn)行掃描單向掃描調(diào)度算法操作系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)調(diào)度：根據(jù)延遲時(shí)間來決定執(zhí)行次序的調(diào)度分析：若干等待訪問者請(qǐng)求訪問同一磁道上的不同扇區(qū)若干等待訪問者請(qǐng)求訪問不同磁道上的不同編號(hào)的扇區(qū)若干等待訪問者請(qǐng)求訪問不同磁道上具有相同的扇區(qū)（4）旋轉(zhuǎn)調(diào)度算法操作系統(tǒng)解決方案：對(duì)于前兩種情況：總是讓首先到達(dá)讀寫磁頭位置下的扇區(qū)先進(jìn)行傳送操作對(duì)于第三種情況：這些扇區(qū)同時(shí)到達(dá)讀寫磁頭位置下，可任意選擇一個(gè)讀寫磁頭進(jìn)行傳送操作操作系統(tǒng)請(qǐng)求順序柱面號(hào)磁頭號(hào)扇區(qū)號(hào)

①541②515③545④528例子操作系統(tǒng)記錄在磁道上的排列方式也會(huì)影響輸入輸出操作的時(shí)間例子：處理程序要求順序處理8個(gè)記錄；磁盤旋轉(zhuǎn)一周為20毫秒/周；花5毫秒對(duì)記錄進(jìn)行處理12873456146372584.信息的優(yōu)化分布操作系統(tǒng)請(qǐng)求順序柱面號(hào)磁頭號(hào)扇區(qū)號(hào)

①963②756③