系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 操作系統(tǒng)原理

5.3文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)文件的實(shí)現(xiàn)目錄的視線文件共享的實(shí)現(xiàn)概念：文件的實(shí)現(xiàn)是把指定的信息起個(gè)名字存在磁盤上便形成文件。實(shí)現(xiàn)文件存儲(chǔ)的關(guān)鍵問題：記錄各個(gè)文件分別用到那些磁盤快。物理結(jié)構(gòu)：是指文件在外存上的存放形式。是從系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的角度考慮濱實(shí)現(xiàn)的文件存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)文件存儲(chǔ)器上具體安排。常用的文件物理結(jié)構(gòu)：循序文件、鏈接文件、索引文件。文件的實(shí)現(xiàn)文件的實(shí)現(xiàn)1、順序文件概念：又稱連續(xù)式文件，是將一個(gè)文件中邏輯上連續(xù)的信息存放到文件存儲(chǔ)介質(zhì)的一次相鄰的塊中是形成順序結(jié)構(gòu)。舉例：磁帶、卡片機(jī)、打印機(jī)等上的文件都是順序文件。優(yōu)點(diǎn)：順序存取信息時(shí)速度較快，不需要增加存儲(chǔ)空間存放附加控制信息（如所有磁盤快的地址）。缺點(diǎn)：a.文件在隨機(jī)存儲(chǔ)器上連續(xù)存放，與程序在內(nèi)存中連續(xù)存放一樣，會(huì)造成空閑塊的浪費(fèi)，即造成磁盤碎片，導(dǎo)致外村空間的利用率不高。b.簡(jiǎn)歷順序文件前需要能預(yù)先確定文件的長(zhǎng)度，以便分配存儲(chǔ)空間。c.文件建成后，再對(duì)其增加或刪除信息有困難。文件的實(shí)現(xiàn)2、鏈接文件概念：也叫串文件，是把一個(gè)邏輯上連續(xù)的文件，存放在不連續(xù)的存儲(chǔ)。分類：a.隱式連接(在每個(gè)物理塊中設(shè)有一個(gè)指針，指向其后續(xù)連接的另一個(gè)物理塊，最后一塊中的鏈指針是個(gè)特殊的鏈為標(biāo)記，從而使得存放同意文件的物理塊連接成一個(gè)單向鏈接。)b.顯示連接(用于連接文件各物理塊的指針顯示地存放在到一個(gè)專門數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——連接表中，該表表目序號(hào)是物理盤塊號(hào)，每隔表目中存放連接指針，即文件所占該目錄序號(hào)對(duì)應(yīng)的物理塊連接下一個(gè)盤塊號(hào)，文件最后一個(gè)盤塊對(duì)應(yīng)表目的內(nèi)容也是個(gè)鏈尾標(biāo)記，則形成顯示文件。)優(yōu)點(diǎn)：顯示鏈接文件比隱式鏈接文件更常用。顯示鏈接文件也適于順序存取。缺點(diǎn)：必須把整個(gè)連接表存放在內(nèi)存中，對(duì)于大磁盤來說，這將占用很多內(nèi)存。文件的實(shí)現(xiàn)3、索引文件產(chǎn)生：鏈接文件不支持高效的隨機(jī)存取，而且FAT占較大內(nèi)存空間。在打開某個(gè)文件是，只需把該文件占用的物理地址——盤塊號(hào)調(diào)入內(nèi)存，即可便于實(shí)現(xiàn)今后的按名存取，完全沒有必要將整過FAT調(diào)入內(nèi)存。為此，應(yīng)將每隔文件所對(duì)應(yīng)的盤塊號(hào)集中地放在一起，這種想法導(dǎo)致了索引文件的產(chǎn)生。分類：?jiǎn)螛O索引、二級(jí)索引和多級(jí)索引優(yōu)點(diǎn)：克服了連續(xù)文件和鏈接文件的不足，它既能方便迅速的實(shí)現(xiàn)隨機(jī)存取，又能滿足文件動(dòng)態(tài)增刪的需要。缺點(diǎn)：索引本身占用一定的存儲(chǔ)資源。特殊的索引文件：a.Hash索引文件，又稱直接索引文件。b.UNIK采用的混合多級(jí)索引文件。文件的實(shí)現(xiàn)3、索引文件——UNIK文件UNIK/Linux操作系統(tǒng)才用的多級(jí)索引結(jié)構(gòu)屬于一種混合式的多級(jí)索引結(jié)構(gòu)。每個(gè)文件的索引表規(guī)定為13個(gè)索引項(xiàng)，存放在該文件的索引節(jié)點(diǎn)中，其中前10項(xiàng)直接存放文件的物理塊號(hào)，后3項(xiàng)分別存放一次間接塊號(hào)、二次間接塊號(hào)和三次間接塊號(hào)一次間接塊號(hào)二次間接塊號(hào)三次間接塊號(hào)文件的物理塊號(hào)物理盤塊號(hào)一次間接塊號(hào)二次間接塊號(hào)設(shè)一塊4KB，一個(gè)塊號(hào)占4B，擇一個(gè)磁盤快中可存放1K個(gè)塊號(hào)。對(duì)于小文件，其全部物理塊號(hào)用前10個(gè)直接地址項(xiàng)記錄就足夠了。如果文件大于10塊且小于1035塊，則用前10個(gè)直接地址項(xiàng)加上一次間接塊的內(nèi)容。如果再大就用上二次簡(jiǎn)介塊甚至三次間接塊號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：與一般索引文件相同。缺點(diǎn)：多次間接尋址降低了查找速度。目錄的實(shí)現(xiàn)在訪問文件前要先打開文件，此時(shí)，操作系統(tǒng)利用用戶給出據(jù)的文件路徑名找到相應(yīng)的目錄項(xiàng)，把其中的信息（主要是共查找文件磁盤塊所需要的信息）讀到內(nèi)存中相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里。目錄項(xiàng)中文件的地址信息因系統(tǒng)而異，可能是整個(gè)文件的磁盤地址，也可能使第一個(gè)磁盤塊的塊號(hào)或者是i-node號(hào)。目錄系統(tǒng)的主要功能是把ASCII碼文件名映射程查找文件數(shù)據(jù)所需要的文件的描述和控制信息。兩種方法：一種是較為明顯的方法，把文件屬性直接存放在在目錄項(xiàng)中。第二種是把文件屬性存放在索引文件節(jié)點(diǎn)i-node中。目錄的實(shí)現(xiàn)1、MS-DOS中的目錄

MS-DOS采用FAT16文件系統(tǒng)管理硬盤上的文件，每隔文件的目錄項(xiàng)共有32個(gè)字節(jié)，如圖所示。主文件名8擴(kuò)展名3屬性1保留10時(shí)間2日期2首塊2長(zhǎng)度4按照第一個(gè)磁盤塊號(hào)，順著FAT中的塊地址鏈，可以找到文件的全部塊。目錄的實(shí)現(xiàn)2、UNIX中的文件UNIX中采用的目錄結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，以SYSTEMV為例。如圖i-node號(hào)2文件名14每個(gè)目錄項(xiàng)只包含一個(gè)文件名及其i-node號(hào)。有關(guān)文件類型、長(zhǎng)度、時(shí)間等全部信息都放在索引節(jié)點(diǎn)中。有些UNIX有不同的布局，但無論怎樣，目錄項(xiàng)中最終要包含一個(gè)ASCII碼文件名字符串和一個(gè)i-node號(hào)。文件夫共享狼的實(shí)摧現(xiàn)文件截共享蔽是指非不同夕用戶當(dāng)（進(jìn)衡程）臘共同田使用概一個(gè)衰文件朝。當(dāng)停即個(gè)敵用戶吹再用患一個(gè)絕項(xiàng)目橫組里售工作銜室，比他們寄常常刃需要個(gè)共享辮文件清。實(shí)聲現(xiàn)文苦件共什享既舉方便趨了用嶼戶的群使用妥，又連節(jié)省說了促鞏存期本空間星。實(shí)現(xiàn)蠅方法驗(yàn)：一課類是傍各用涉戶通赤過衛(wèi)累衣的進(jìn)共享顆文件存的路怖徑名個(gè)訪問蔬共享筐文件報(bào)的方藥法，蓄另一叉類是史利用輛多個(gè)化目錄歐中的泛不同款文件扮名（賺文件奸別名豎）來紹描述膜同一片共享宜文件收的方屬法。目前蝦使用奮方法元分類謹(jǐn)：基阿于路幅徑名六的共蜓享方帶式、協(xié)基于娃索引高節(jié)點(diǎn)避的共賠享方矮式和蕉基于抵富豪昌連接客的共貸享方躺式。文件味共享依的實(shí)迎現(xiàn)1、基皇于路資徑名訓(xùn)的共握享方援式這是疲一種漏最古羨老的丑文件角共享受方式技，系策統(tǒng)允武許用細(xì)戶按迎路徑冒名直林接訪柏問別蹈人的吸文件銀，系肝統(tǒng)主俗要驚酒醒訪據(jù)問者詠的存亮取權(quán)祝限的應(yīng)檢查惜。文泥件路跡徑名鼓可以苗是絕品對(duì)路巨徑名區(qū)，也章可以控使相練對(duì)路談徑名桐。相對(duì)閘路徑嶺名，截實(shí)現(xiàn)狂簡(jiǎn)單沿，但巾訪問腫速度賭慢，紐奉因?yàn)槊C要花霧不少尾時(shí)間身去訪斷問多算級(jí)目欄錄。文件坡共享圾的實(shí)接現(xiàn)2、基界予索刻引節(jié)柏點(diǎn)的肢共享拋方式這種青方式亭是UN遇IX類操籮作系讀統(tǒng)提張供的士一種續(xù)基于惜文件腿目錄炒項(xiàng)和糟索引無節(jié)點(diǎn)痰的共謀享方肅式。忽來源杜于對(duì)魄“連央訪文披件”僚共享遙方式已的改障進(jìn)。椅“連校訪”職發(fā)要對(duì)求系貧統(tǒng)提飽供連毅接命這令，古以實(shí)坊現(xiàn)一聲個(gè)目旁錄中共的表勤目錄捉直接帽指向吊；in集gy敏ig附e表目奸錄，掃從而艙實(shí)現(xiàn)暫共享救他人村文件呆的目認(rèn)的，刊檢索孫速度輩比“悶繞彎橋路”蠻法快瞧。缺點(diǎn)甚：難剝以實(shí)蒼現(xiàn)文攀件所胳有者犬對(duì)自春己文偷件的戲刪除壁，因單此若秒直接克刪除奧目錄令項(xiàng)和奪索引傻節(jié)點(diǎn)某則會(huì)勺在共踐享者氏的別核名目掩錄項(xiàng)勢(shì)中留滾下無蛙效的究索引段節(jié)點(diǎn)溜，入窄職刪遍除目紡錄項(xiàng)魔而留武下索逗引節(jié)脖點(diǎn)，邪則文規(guī)件所兇有者配可能柔腰圍貌共享掙這付恭出代范價(jià)：課還有會(huì)，這堵種共械享文說件方畝式不梅支持拘跨越筋文件股卷的禁共享贏：此灘外，斥會(huì)給闊文件康搜索漫、轉(zhuǎn)牌儲(chǔ)、惱恢復(fù)此等帶儀來麻科煩，蔽因?yàn)樾訂h共制享文耀件有損多個(gè)炊路徑建名。文件察共享輔的實(shí)廈現(xiàn)3、基苗于符待號(hào)鏈揉接的政共享避方式符號(hào)慚連接流市一劑中特將殊類胳型的價(jià)文件載，其運(yùn)內(nèi)容趁是被筐共享燥文件冶貨目驅(qū)錄的芒路徑任名，饅它在Wi穗nd團(tuán)ow辛s操作手系統(tǒng)字中稱辜快捷謠方式調(diào)。建蝴立符鑄號(hào)連吧接文粥件并香不影脈響源航文件缺，實(shí)潛際上度他們太各是榜一個(gè)輪文件邁?？删垡越ㄐ盍⑷芜|意的嚷別名繭關(guān)系朝，甚甘至源瞎文件戴是在終其他蟻計(jì)算濃機(jī)上鏈。優(yōu)點(diǎn)霉：實(shí)取現(xiàn)簡(jiǎn)強(qiáng)單，縫使用賀方便薪，對(duì)你文件劑所有狡者刪語除文兔件沒正有任亮何影漸響，犯且始拴于通脊過網(wǎng)紋絡(luò)連胸接世霞界上偵任何問地方替及其收中的曾文件鈔。當(dāng)聯(lián)文件霞所有過者一仆走文限件后鏡，其祖他用粉戶在必試圖課通過散原來女的富衰豪連呼接訪喘問該馳文件香將導(dǎo)床致失駕敗，