計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)湯小丹第三版設(shè)備管理文

第六章文件管理6.1文件和文件系統(tǒng)6.2文件邏輯結(jié)構(gòu)6.3外存分配方式6.4目錄管理6.5文件存放空間管理6.6文件共享與文件保護(hù)6.7數(shù)據(jù)一致性控制1第1頁第六章文件管理文件系統(tǒng)功效：

*用戶可執(zhí)行創(chuàng)建、修改、刪除讀寫文件命令；*用戶能以適當(dāng)方式結(jié)構(gòu)他文件；*用戶能在系統(tǒng)控制下，共享其它用戶文件；*允許用戶用符號(hào)名訪問文件；*系統(tǒng)應(yīng)有轉(zhuǎn)存和恢復(fù)文件能力，以預(yù)防意外事故發(fā)生；*系統(tǒng)應(yīng)提供可靠保護(hù)及保密辦法。2第2頁6.1文件和文件系統(tǒng)6.1.1文件、統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)項(xiàng)

文件：是由創(chuàng)建者所定義，含有符號(hào)名一組相關(guān)聯(lián)元素有序序列，可分為有結(jié)構(gòu)文件和無結(jié)構(gòu)文件。

文件系統(tǒng)：指負(fù)責(zé)存取和管理輔助存放器上文件信息機(jī)構(gòu)

數(shù)據(jù)項(xiàng)：用于描述一個(gè)對(duì)象某種屬性字符集。

統(tǒng)計(jì)：一組描述一個(gè)對(duì)象某方面屬性相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)集合。3第3頁圖6-1文件、統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)項(xiàng)之間層次關(guān)系文件統(tǒng)計(jì)1統(tǒng)計(jì)2…統(tǒng)計(jì)n數(shù)據(jù)項(xiàng)1數(shù)據(jù)項(xiàng)2…數(shù)據(jù)項(xiàng)n文件屬性：文件類型(2)文件長度(3)物理位置(4)建立時(shí)間6.1.1文件、統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)項(xiàng)4第4頁6.1.2文件類型和文件系統(tǒng)模型1、文件類型按用途分類系統(tǒng)文件(2)用戶文件(3)庫文件2)按文件中數(shù)據(jù)形式分類源文件(2)目標(biāo)文件(3)可執(zhí)行文件3)按存取控制屬性分類只執(zhí)行文件(2)只讀文件(3)讀寫文件4）按組織形式分類（1）普通文件（2）目錄文件（3）特殊文件5第5頁2、文件系統(tǒng)模型圖6-2文件系統(tǒng)模型6第6頁6.1.3文件操作創(chuàng)建文件(2)刪除文件(3)讀文件(4)寫文件(5)截?cái)辔募?6)設(shè)置文件讀/寫位置1、最基本文件操作7第7頁6.1.3文件操作

2、文件操作功效對(duì)整體文件而言：（1）打開（open)（2）關(guān)閉（close)（3）建立

(create)

（4）撤消（destory)

（5）復(fù)制（copy)

（6）改變文件名（rename)

（7）顯示文件內(nèi)容（list)對(duì)文件中數(shù)據(jù)項(xiàng)而言：（1）讀（read）（2）寫（write）（3）修改（update）（4）插入（Insert）（5）刪除（delete）8第8頁6.2文件邏輯結(jié)構(gòu)文件邏輯結(jié)構(gòu)：是從用戶觀點(diǎn)出發(fā)，所觀察到文件組織形式，是用戶能夠直接處理數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)，它獨(dú)立于物理特征。文件物理結(jié)構(gòu)：又稱為文件存放結(jié)構(gòu)，是指文件在外存上存放組織形式，與存放介質(zhì)存放性能相關(guān)。（次序、鏈接、索引）文件邏輯結(jié)構(gòu)要求：提升檢索效率、便于修改、降低文件存放費(fèi)用。9第9頁6.2.1文件邏輯結(jié)構(gòu)類型1、有結(jié)構(gòu)文件（1）定長統(tǒng)計(jì)（2）變長統(tǒng)計(jì) （a）次序文件 （b）索引文件 （c）索引次序文件2、無結(jié)構(gòu)文件即流式文件，如：源程序、可執(zhí)行文件、庫函數(shù)等，采取指針來進(jìn)行讀寫定位。10第10頁6.2.2次序文件指由一系列統(tǒng)計(jì)，按某種次序排列所形成文件。對(duì)于次序文件，知道了當(dāng)前統(tǒng)計(jì)地址，就能很方便放入確定一個(gè)要存取統(tǒng)計(jì)地址。優(yōu)、缺點(diǎn)：（1）管理簡單、次序存取速度快；（2）修改統(tǒng)計(jì)困難、要求連續(xù)存放空間；（3）必須事先知道文件長度。11第11頁6.2.2次序文件圖6-3定長和變長統(tǒng)計(jì)文件12第12頁

索引文件為每個(gè)文件建立一張索引表，其中每一個(gè)表目指出文件中統(tǒng)計(jì)所在物理塊號(hào)。索引式文件組織，便于隨機(jī)存取文件中一個(gè)統(tǒng)計(jì)，是隨機(jī)文件一個(gè)。6.2.3索引文件優(yōu)、缺點(diǎn)：（1）外存利用率高；（2）文件可動(dòng)態(tài)增加，可次序、直接訪問；（3）訪問兩次輔存，索引表浪費(fèi)空間。13第13頁圖6-4索引文件組織6.2.3索引文件14第14頁6.2.4索引次序文件圖6-5索引次序文件15第15頁6.2.5直接文件和哈希文件1、直接文件依據(jù)給定統(tǒng)計(jì)鍵值，直接取得指定統(tǒng)計(jì)物理地址，統(tǒng)計(jì)鍵值本身就決定了統(tǒng)計(jì)物理地址。2、哈希(Hash)文件圖6-6Hash文件邏輯結(jié)構(gòu)fHash函數(shù)目錄表鍵值16第16頁6.3外存分配方式6.3.1連續(xù)分配為每個(gè)文件分配一組鄰接磁盤塊。優(yōu)點(diǎn)：*次序訪問輕易；*次序訪問速度較快；缺點(diǎn)：*要求含有較多連續(xù)存放空間；*文件長度事先確定，不便增加；次序文件17第17頁6.3.1連續(xù)分配圖6-7磁盤空間連續(xù)分配filestartlengthcount02tr143mail196list284f62目錄1230567491011813141512171819162122232025262724list29303128mailcounttrf18第18頁6.3.2鏈接分配文件存放在由鏈接指針連接多個(gè)離散磁盤塊中。優(yōu)點(diǎn)：

*消除了外存碎片，提升了外存空間利用率；鏈接文件

*利于文件動(dòng)態(tài)增加，便于文件增、刪、修改等操作。19第19頁6.3.2鏈接分配鏈接文件文件目錄中每個(gè)目錄項(xiàng)（FCB）都存放指向鏈接文件首尾盤塊指針。

*利于文件次序操作，不便于隨機(jī)訪問。1、隱式鏈接：把用于鏈接文件各物理塊指針，顯示存放在一張鏈接表中；整個(gè)磁盤一張，即文件分配表（FAT）。

*

FAT需占用較大內(nèi)存空間。2、顯示鏈接：20第20頁6.3.2鏈接分配1、隱式鏈接圖6-8磁盤空間鏈接式分配25123056749101181314151217181916212223202526272429303128filestartendjeep925目錄101-11621第21頁2、顯式鏈接圖6-9顯式鏈接結(jié)構(gòu)6.3.2鏈接分配012345物理塊號(hào)2FCBFAT045122第22頁圖6-10MS-DOS文件物理結(jié)構(gòu)2、顯式鏈接6EOF11105EOF0123456789FATFCBA4FCBB923第23頁6.3.3索引分配索引文件為每個(gè)文件分配一個(gè)索引塊（表），統(tǒng)計(jì)該文件全部盤塊指針。優(yōu)點(diǎn)：*支持直接訪問；*不會(huì)產(chǎn)生外部碎片；*支持多級(jí)索引。（1）單級(jí)索引（2）多級(jí)索引（3）混合索引24第24頁圖6-12索引分配方式

1、單級(jí)索引分配123056749101181314151217181916212223202526272429303128countfile塊序號(hào)jeep19目錄91611025-1-1-11925第25頁2、多級(jí)索引分配圖6-13兩級(jí)索引分配012……………105106254356357985105106254740356357…1125985360740…1125…主索引360第二級(jí)索引磁盤空間26第26頁圖6-14混合索引方式3、混合索引分配方式（1）直接地址（2）一次間接地址（3）屢次間接地址

modeowners(2)timestamps(3)sizeblockcounti.addr(0)i.addr(1)directblockssingleindirectdoubleindirecttripleindirectdatadatadatadata……datadata………datadatadatadata27第27頁6.4目錄管理目錄管理要求：實(shí)現(xiàn)“按名存取”；(2)提升對(duì)目錄檢索速度；(3)文件共享；(4)允許文件重名。28第28頁6.4.1文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)1、文件控制塊圖6-15MS-DOS文件控制塊文件名擴(kuò)展名屬性備用時(shí)間日期第一塊號(hào)盤塊數(shù)（1）基本信息類①文件名； ③文件邏輯結(jié)構(gòu)；②文件物理位置； ④文件物理結(jié)構(gòu)；（2）存取控制信息類（3）使用信息類29第29頁（1）磁盤索引結(jié)點(diǎn)文件主標(biāo)識(shí)符文件類型文件存取權(quán)限文件物理地址文件長度文件連接計(jì)數(shù)文件存取時(shí)間2、索引結(jié)點(diǎn)（2）內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)狀態(tài)訪問計(jì)數(shù)邏輯設(shè)備號(hào)

鏈接指針30第30頁6.4.2目錄結(jié)構(gòu)1、單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)文件名物理地址文件說明狀態(tài)位文件名1文件名2……（1）查找速度慢（2）不允許重名（3）不便于實(shí)現(xiàn)文件共享31第31頁2、兩級(jí)目錄圖6-18兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)用戶名WangZhangGao指向子目錄指針Wang用戶目錄AlphaTestAlphaTestReportTestZhang用戶目錄ReportTestGao用戶目錄BetaDeviceMisxBetaDeviceMisx（1）提升了目錄檢索速度；（2）允許文件同名；（3）方便文件共享。32第32頁3、多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)圖6-19多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)ABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a8933第33頁6.4.3目錄查詢技術(shù)1、線性檢索法圖6-20查找/usr/ast/mbox步驟2、Hash方法34第34頁6.5文件存放空間管理6.5.1空閑表法和空閑鏈表法1、空閑表法分配算法：*首次適應(yīng)算法*循環(huán)首次適應(yīng)算法*最正確適應(yīng)算法*最差適應(yīng)算法35第35頁2、空閑鏈表法：（1）空閑盤塊鏈：（2）空閑盤區(qū)鏈：*回收合并算法6.5.1空閑表法和空閑鏈表法36第36頁1、位示圖利用二進(jìn)制一位來表示磁盤中一個(gè)塊使用情況。0：盤塊空閑，1：盤塊已分配通常位示圖可用m*n位數(shù)來組成；也能夠用二維數(shù)組map[i,j]來表示。6.5.2位示法37第37頁2、盤塊分配：3、盤塊回收：*

掃描位示圖，找到“0”位：map[i,j]=0*

轉(zhuǎn)換成盤塊號(hào)：b=n(i-1)+j*

分配，修改位示圖：map[i,j]=1*

轉(zhuǎn)換成行號(hào)：i=(b-1)DIVn+1

j=(b-1)MODn+1*

回收，修改位示圖：map[i,j]=06.5.2位示法38第38頁6.5.3成組鏈接法圖6-23空閑盤塊成組鏈接法100400399301300100300299…202201299…100400399…201301………9907999790179007899…78017999…7901空閑盤塊號(hào)S.free01989939第39頁

文件共享與文件保護(hù)是文件系統(tǒng)中一個(gè)主要問題，共享性與安全性是一個(gè)問題兩方面。

文件共享：是指在不一樣用戶之間共同使用一些文件。 （1）是完成共同任務(wù)必需； （2）能節(jié)約大量輔存空間和主存空間； （3）降低輸入/輸出操作； （4）節(jié)約用戶勞動(dòng)，降低重復(fù)開發(fā)。6.6文件共享與文件保護(hù)40第40頁圖6-24包含有共享文件文件系統(tǒng)6.6.1基于索引節(jié)點(diǎn)共享方式AABBBBBCCCCC根目錄?CCC41第41頁圖6-25基于索引結(jié)點(diǎn)共享方式6.6.1基于索引節(jié)點(diǎn)共享方式42第42頁圖6-26進(jìn)程B鏈接前后情況6.6.1基于索引節(jié)點(diǎn)共享方式43第43頁6.6.2文件保護(hù)與保密保護(hù)：是指使文件免遭文件主本人或其它用戶因?yàn)殄e(cuò)誤操作而使文件受到無意破壞。保密：是指文件本身不得被未經(jīng)文件主同意用戶訪問。影響原因：（1）人為原因（2）系統(tǒng)原因（3）自然原因安全辦法：（1）存取控制機(jī)制（2）系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)（3）后備系統(tǒng)44第44頁分級(jí)安全管理：*系統(tǒng)級(jí)安全管理*用戶級(jí)安全管理*目錄級(jí)安全管理*文件級(jí)安全管理注冊(cè)登錄用戶權(quán)限目錄訪問權(quán)文件屬性45第45頁FileAttributesAttributeMeaningProtectionWhocanaccessthefileandinwhatwayPasswordPasswordneededtoaccessthefileCreatorIDofthepersonwhocreatedthefileOwnerCurrentownerRead-onlyflag0forread/write;1forreadonlyHiddenflag0fornormal;1fordonotdisplayinlistingsSystemflag0fornormalfiles;1forsystemfilesArchiveflag0:hasbeenbackedup;1:needtobebackedupASCII/binaryflag0forASCIIfile;1forbinaryfileRandomaccessflag0forsequentialaccessonly;1forrandomaccess46第46頁FileAttributesAttributeMeaningTemporaryflag0fornormal;1fordeletefileonprocessexitLockflags0forunlocked;nonzeroforlockedRecordlengthNumberofbytesinarecordKeypositionOffsetofthekeywithineachrecordKeylengthNumberofbytesinthekeyfieldCreationtimeDateandtimethefilewascreatedTimeoflastaccessDateandtimethefilewaslastaccessedTimeoflastchangeDa