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目录
一、文件管理概述
1、文件基本概念
(1)定义
(2)基本调度单位
(3)文件结构
2、文件控制块与索引节点
(1)文件属性
(2)文件控制块(FCB)
(3)索引结点
3、文件的操作(操作系统向上提供哪些功能?)
4、文件保护
(1)加以控制的访问类型
(2)访问控制
5、文件的逻辑结构
(1)文件的逻辑结构是什么?
(2)按逻辑结构划分,文件的分类
1)无结构文件(流式文件)
2)有结构文件(记录式文件)
①顺序文件
6、文件的物理结构
编辑
(1)连续分配
(2)链接分配
1)隐式链接
2)显式链接
(3)索引分配
(4)总结
7、逻辑结构和物理结构区分
1、逻辑结构
2、物理结构
3、总结
二、文件目录
三、文件系统
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一、文件管理概述
1、文件基本概念
(1)定义
文件就是一组有意义的信息或者数据的集合。
文件是以硬盘为载体的存储在计算机上的信息集合,可以是文本文档、图片、程序等。
(2)基本调度单位
系统运行时,计算机以进程为基本调度单位进行资源的调度和分配;
用户进行输入、输出时,以文件为基本单位。
(3)文件结构
①数据项:文件中最低级的数据组织形式,可分为:
- 基本数据项。描述一个对象的某种属性的一个,数据中最小的逻辑单位。
- 组合数据项:多个基本数据项组成。
②记录:一组相关数据项的集合,描述一个对象在某方面的属性。
③文件:指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合,可分为
- 有结构:文件由若干个相似的记录组成。
- 无结构:被当作一个字符流,如一个二进制文件或字符文件。
2、文件控制块与索引节点
(1)文件属性
①文件类型
②文件长度
③文件的物理地址
④文件的建立时间
(2)文件控制块(FCB)
文件控制块是什么?
文件控制块(PCB)是用来存放控制文件需要的各种信息的数据结构,以实现“按名存取”。
一个FCB称一个文件目录项,文件目录:FCB的有序集合。
FCB包含什么?
- 基本信息:文件名、文件的物理地址、文件的逻辑结构、文件的物理结构等。
- 存取控制信息:文件的主存取权限、核准用户的存取权限、一般用户的存取权限。
- 使用信息:文件建立时间,上次修改时间。
(3)索引结点
为什么要采用索引结点?
有的系统(UNIX)采用了文件名和文件描述信息分开的方法,使文件描述信息单独形成一个成为索引结点的数据结构。具体解释P230
索引结点的分类?
①磁盘索引结点
指存放在磁盘上的索引结点。每个文件有一个唯一的磁盘索引结点。
②内存索引结点
指存放在内存中的索引结点。当文件被打开时,将磁盘索引节点复制到内存的索引结点中。
3、文件的操作(操作系统向上提供哪些功能?)
文件名不必使打开文件表的一部分,一旦完成对FCB在磁盘上的定位,系统不再使用此文件名字。
每个打开的文件都有以下关联信息:
① 文件指针
② 文件打开计数
③ 文件磁盘位置
④ 访问权限
4、文件保护
(1)加以控制的访问类型
读、写、执行、添加、删除、列表清单。
(2)访问控制
精简的访问列表:
① 拥有者。创建文件的用户。
② 组。一组需要共享文件且具有类似访问的用户。
③ 其他。系统内的所有其他用户。
5、文件的逻辑结构
(1)文件的逻辑结构是什么?
从用户观点出发看到的文件的组织形式。而物理结构是从实现观点出发看到的文件在外存上存储组织形式。
文件的逻辑结构与存储介质特性无关,指在文件内部,数据逻辑上是如何组织起来的。
(2)按逻辑结构划分,文件的分类
1)无结构文件(流式文件)
是最简单的文件组织形式。无结构文件将数据按顺序组织成记录并积累、保存,是有序相关信息项的集合,亿字节为单位。
优点:文件管理简单,用户可以更方便的对其进行操作。
缺点:记录访问只能通过穷举搜索的方式,对大多数应用不适用。
2)有结构文件(记录式文件)
①顺序文件
什么是顺序文件?
文件中的记录一个接一个地顺序排列,记录同工厂是定长地,可以顺序存储或以链表新形式存储。
顺序文件又被分为以下两种结构:
串结构:记录之间的顺序与关键字无关,按存入时间先后排序,对串接够文件进行检索必须从头开始顺序依次查找,比较费时。
顺序结构:文件中的所有记录按关键字排列,可采用折半查找,效率高。
②索引文件
③索引顺序文件
④直接文件或散列文件
6、文件的物理结构
问:为什么要研究文件的物理结构?
目标:文件的物理结构就是研究文件的实现,即文件数据在物理存储设备上是如何分布和组织的。
两方面回答:
①文件的分配方式:讲的是对磁盘非空闲块的管理。
②文件存储空间管理:讲的是对磁盘空闲块的管理。
图示:
文件分配对应于文件的物理结构。如何为文件分配磁盘块。
常用的磁盘空间分配方法:
①连续分配
②链接分配
③索引分配
(1)连续分配
要求每个文件在磁盘上占有一组连续的块。连续分配时,逻辑文件中的记录也顺序存储在相邻接的块中。
优点:
实现简单,存取速度快。
缺点:
①文件长度不宜动态增加,因为一个文件末尾后的盘块可能已分配给其他文件,一旦需要增加,就需要大量移动盘块。
②为保持文件的有序性,删除和插入记录时,需要对相邻的记录做物理上的移动,还会动态改变文件的长度。
③反复增加删除文件后会产生外部碎片(与内存管理分配方式中的碎片相似)。
④很难确定一个文件需要的空间大小。
(2)链接分配
链接分配是一种离散分配方式。
优点:
①消除了磁盘的外部碎片,提高了磁盘的利用率。
②可以动态地为文件分配盘块,无需事先知道文件地大小。
③对文件地插入、删除、修改也非常方便。
链接分配又分为:显式链接和隐式链接。
1)隐式链接
2)显式链接
(3)索引分配
为什么要进行索引分配?
虽然链接分配解决了连续分配的外部碎片和文件大小管理的问题,但依旧存在问题:
① 链接分配不能有效支持直接访问(FAT除外)
②FAT需要占用较大内存空间。
事实上,在打开某个文件时,只需要将该文件的对应盘块的编号调入内存中即可,没有必要将整个FAT调入内存。
为此,索引分配将每个文件所有的盘块号都集中放在一起构成索引块(表)。
索引表存放的磁盘成为索引块。文件数据存放的磁盘块称为数据块。
(4)总结
7、逻辑结构和物理结构区分
1、逻辑结构
2、物理结构
3、总结
二、文件目录
三、文件系统
什么是文件系统?
操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构成为文件管理系统,简称文件系统。
文件系统由以下三部分组成:①与文件管理有关的软件 ②被管理文件 ③实施文件管理所需的数据结构
文件系统需要完成那些功能?
对用户而言,文件系统最主要的功能是实现对文件的基本操作,让用户可以按名存储和查找文件,组织成合适的结构,并应当具有基本的文件共享和文件保护功能。
对于操作系统本身而言,操作系统还需要管理与磁盘的信息交换,完成文件逻辑结构和物理结构的变换,组织文件在磁盘上的存放,采取好的文件排放顺序和磁盘调度方法以提升整个系统的性能。