8.1文件系统的概念 第八章文件系统 文件系统的引入 作系统|大件 软件资源 程序和数据以文件的形式保留 一教件资源:各种系统程序,以及标准子程 在外存中。本章主要讨论文件的组 序库和应用程序,数据 织结构,共享与保护以及文件系统 软件资源都是一组相关联的信息(程序和 空间管理。 数据)的集合 引入文件系统的原因 文件系统的功能 文件及文件系统 实现按名存取 文件的物理结构 >文件 文件信息的检索 数据项 文件的共享和保护 记录:一组相关数据项的集合 文件:文件是一个具有符号名字的 一组相关联元素的有序集合 文件的类型 9>文件系统 一按文件的性质和用途分为:系统文件, os中负责管理和 件,用户文件 件机构。负责文件 入,读写 按组织形式分为:普通文件,目录文件, 对文件的按名存取 特殊文件 一按文件的保护方式:只读文件,只写文 >使用文件系统的优点 件,可执行文件。 使用的方便性 数据的安全性 >接口的统一性
1 第八章 文件系统 程序和数据以文件的形式保留 在外存中。本章主要讨论文件的组 织结构，共享与保护以及文件系统 空间管理。 操 作 系 统 | 文 件 系 统 2 CUIT 徐虹 8．1 文件系统的概念 ¾文件系统的引入 ¾软件资源 ¾软件资源：各种系统程序，以及标准子程 序库和应用程序，数据。 ¾ 软件资源都是一组相关联的信息（程序和 数据）的集合。 ¾引入文件系统的原因 操 作 系 统 | 文 件 系 统 3 CUIT 徐虹 ¾文件系统的功能 ¾实现按名存取 ¾文件的物理结构 ¾文件信息的检索 ¾文件的共享和保护 操 作 系 统 | 文 件 系 统 4 CUIT 徐虹 ¾ 文件及文件系统 ¾文件 ¾数据项 ¾记录：一组相关数据项的集合。 ¾文件：文件是一个具有符号名字的 一组相关联元素的有序集合。 操 作 系 统 | 文 件 系 统 5 CUIT 徐虹 ¾文件的类型 ¾按文件的性质和用途分为：系统文件， 库文件，用户文件 ¾按组织形式分为：普通文件，目录文件， 特殊文件 ¾按文件的保护方式：只读文件，只写文 件，可执行文件。 操 作 系 统 | 文 件 系 统 6 CUIT 徐虹 ¾文件系统 ¾OS中负责管理和存取文件信息的软 件机构。负责文件的建立，撤消，存 入，读写，修改和复制，还负责完成 对文件的按名存取和进行存取控制。 ¾使用文件系统的优点 ¾ 使用的方便性 ¾ 数据的安全性 ¾ 接口的统一性
>文件系统的模型 对象及其属性说明:文件、目录和磁 盘存储空间。 Sequential Inxiexedl 软件集合:I/O控制层、基本文件系 统、基本I/0管理程序和逻辑文件系 Loglcal VO 统 文件系统的接口:命令接口和程序接 task FIle system DIsk Devlce Drlver Tape Devlce DrIver >文件操作和使用 -对记录的操作 >对文件的操作 设和修改用户对文件的存取权限 建立,改变和删除目录 文件共享和设访问路径 文件的创建,打开,读写,关闭和删除和 设量读/写位量 Elements of File Management >逻辑结构的类型 8.2文件的逻辑结构 >选取文件的逻辑结构应巡循的原则 文件的逻辑结构(文件的组织) 一修改时少变动 从用户角度看到的文件的全貌,也 便于查找 就是它的记录结构 占据最小的存储空间 文件的物理结构(文件的存储结 便于用户操 构):文件在外存上的存储组织形 流式文件 12它是有序字符的集合,文件长皮等于该文 含的字符数
2 操 作 系 统 | 文 件 系 统 7 CUIT 徐虹 ¾文件系统的模型 ¾对象及其属性说明：文件、目录和磁 盘存储空间。 ¾软件集合：I/O控制层、基本文件系 统、基本I/O管理程序和逻辑文件系 统。 ¾文件系统的接口：命令接口和程序接 口。 操 作 系 统 | 文 件 系 统 8 CUIT 徐虹 操 作 系 统 | 文 件 系 统 9 CUIT 徐虹 操 作 系 统 | 文 件 系 统 10 CUIT 徐虹 ¾ 文件操作和使用 ¾对记录的操作 ¾对文件的操作 ¾设置和修改用户对文件的存取权限 ¾建立，改变和删除目录 ¾文件共享和设置访问路径 ¾文件的创建，打开，读写，关闭和删除和 设置读/写位置 操 作 系 统 | 文 件 系 统 11 CUIT 徐虹 8．2 文件的逻辑结构 ¾ 文件的逻辑结构（文件的组织）： 从用户角度看到的文件的全貌，也 就是它的记录结构。 ¾文件的物理结构（文件的存储结 构）：文件在外存上的存储组织形 式。 操 作 系 统 | 文 件 系 统 12 CUIT 徐虹 ¾ 逻辑结构的类型 ¾选取文件的逻辑结构应遵循的原则： ¾修改时少变动 ¾便于查找 ¾占据最小的存储空间 ¾便于用户操作 ¾流式文件 ¾它是有序字符的集合，文件长度等于该文 件所包含的字符数
顺序文件 连续结构:披记录生成的先后顺序连续排 列的逻辑结构。 顺序结构:把文件中的健按规定的顺序排 列起来 Yatate stot nok Common File Organization 把记录按健和记录名排列成 R2 0 Fimed st or fids io lloyd nor Segmental exer hieu on t'y nel b)seg和 ntial File 1:键K在记录Rj中 0:不在 Common File Organizations 键Ki为队首,以包合健K的记录为队 把含有相同键的记录指针全部指向该键,适 列元亲来构成一个记录队列 合于给定键后的记录搜索 KI K2-->RL>Rm->Rn- F 含K1的记录指针 Rj Km>RX—>Ry>Rz>
3 操 作 系 统 | 文 件 系 统 13 CUIT 徐虹 操 作 系 统 | 文 件 系 统 14 CUIT 徐虹 ¾顺序文件 ¾连续结构：按记录生成的先后顺序连续排 列的逻辑结构。 ¾顺序结构：把文件中的键按规定的顺序排 列起来。 操 作 系 统 | 文 件 系 统 15 CUIT 徐虹 操 作 系 统 | 文 件 系 统 16 CUIT 徐虹 ¾索引文件：把记录按键和记录名排列成 行列式结构 R1 R2 …… Rn K1 1 0 …… 1 K2 0 1 …… 0 …… Km 1 1 …… 1 1：键Ki在记录Rj 中 0：不在 操 作 系 统 | 文 件 系 统 17 CUIT 徐虹 以键Ki 为队首，以包含键Ki 的记录为队 列元素来构成一个记录队列。 K1——>Ri——>Rj——>Rk——>…… K2——>Rl——>Rm——>Rn——>…… …… Km——>Rx——>Ry——>Rz——>…… 操 作 系 统 | 文 件 系 统 18 CUIT 徐虹 把含有相同键的记录指针全部指向该键，适 合于给定键后的记录搜索。 K1 Ri 含K1的记录指针 Rj Rk ……
索引顺序结构 >存取方法 记录的读写 MLu自le 作系统1大件 Read (F, M, rptr, L), rptr=rptr+Ly 不定长 Read(F, T, rptr, 1), rptr=rptr+1, Read(F, M, rptr, T) rptr=rptr+T, ptr=wptr+T+1t wptr, T+1) c)Indexed Bernthal File 按键存取法 直接存取法(随机存取法) 允许用户随意存取文件中的任记录 编号或地址。首先搜索到记录的逻辑位量 根据记录的編号或地址 再将其转换到相应的物理地址后进行存取。 线性搜案法 定长记录文件 散列法(hash法) 一变长记录文件采用索引表的组织 分搜索法 8.3文件目录管理 文件控制块和索引结点 一个文件的说明信息称为该文件的目录 文件的组成:文件说明(FCB)和文件 用户向系统提供符号名,系统根据文件 体。FCB即为文件的目录 的符号名找到它的物理地址 F文件控制块( le Control block 功能:实现文件的按名存取,实现符号 基本信息 名与具体物理地址之间的转换,文件的 存取控制信息 共享和保护。 使用信息
4 操 作 系 统 | 文 件 系 统 19 CUIT 徐虹 ¾索引顺序结构 操 作 系 统 | 文 件 系 统 20 CUIT 徐虹 ¾存取方法 ¾顺序存取法 ¾记录的读写 ¾定长： Read（F，M，rptr，L）； rptr=rptr+L； Write（F，M，wptr，L）；wptr=wptr+L； ¾不定长： Read（F，T，rptr，1）；rptr=rptr+1； Read（F，M，rptr，T）；rptr=rptr+T； Write（F，M，wptr，T+1）； ptr=wptr+T+1； 操 作 系 统 | 文 件 系 统 21 CUIT 徐虹 ¾直接存取法（随机存取法） ¾允许用户随意存取文件中的任一记录， 根据记录的编号或地址。 ¾流式文件 ¾定长记录文件： ¾变长记录文件 采用索引表的组织 操 作 系 统 | 文 件 系 统 22 CUIT 徐虹 ¾按键存取法 ¾文件的存取是根据文件内容而不是记录的 编号或地址。首先搜索到记录的逻辑位置， 再将其转换到相应的物理地址后进行存取。 ¾线性搜索法 ¾散列法（hash法） ¾二分搜索法 操 作 系 统 | 文 件 系 统 23 CUIT 徐虹 8．3 文件目录管理 ¾ 一个文件的说明信息称为该文件的目录。 用户向系统提供符号名，系统根据文件 的符号名找到它的物理地址。 ¾功能：实现文件的按名存取，实现符号 名与具体物理地址之间的转换，文件的 共享和保护。 操 作 系 统 | 文 件 系 统 24 CUIT 徐虹 ¾ 文件控制块和索引结点 ¾文件的组成：文件说明（FCB）和文件 体。FCB即为文件的目录。 ¾文件控制块（File Control Block） ¾基本信息 ¾存取控制信息 ¾使用信息
索引结点 磁盘索引结点:每个文件有唯一的磁盘索 引结点 文件目录的缺陷 文件主标识 索引结点的引入 目录:文件名和指向工结点的指针 文件存取权限 i结点:文件描述信息 文件连接计数 一内存素引结点 单级目录 紫引结点编号 目录内容 状态 >文件访问过程 访问计数 文件所在设备的逻辑设备号 些>创建和删除文件 链接指针:空闲链表、散列队列指针 存在的问题 重名问题: 文件数量过多时,查找效率低 两级目录 树型目录 >结构:系统由主目录(MFD)和用户 目录(UFD)构成 多级树型目录结构 系>文件路径名 文件的查找 工作目录 文件的建立 文件的删除 增加和删除目录 特点
5 操 作 系 统 | 文 件 系 统 25 CUIT 徐虹 ¾索引结点 ¾文件目录的缺陷 ¾索引结点的引入 ¾目录：文件名和指向I结点的指针 ¾i 结点：文件描述信息。 操 作 系 统 | 文 件 系 统 26 CUIT 徐虹 ¾磁盘索引结点：每个文件有唯一的磁盘索 引结点。 ¾文件主标识 ¾ 文件类型 ¾文件存取权限 ¾ 文件物理地址 ¾ 文件长度 ¾ 文件连接计数 ¾ 文件存取时间 操 作 系 统 | 文 件 系 统 27 CUIT 徐虹 ¾内存索引结点 ¾索引结点编号 ¾状态 ¾访问计数 ¾文件所在设备的逻辑设备号 ¾链接指针：空闲链表、散列队列指针 操 作 系 统 | 文 件 系 统 28 CUIT 徐虹 ¾单级目录 ¾目录内容 ¾文件访问过程 ¾创建和删除文件 ¾存在的问题 ¾重名问题： ¾别名问题： ¾文件数量过多时，查找效率低。 操 作 系 统 | 文 件 系 统 29 CUIT 徐虹 ¾两级目录 ¾结构：系统由主目录（MFD）和用户 目录（UFD）构成。 ¾文件的查找 ¾文件的建立 ¾文件的删除： 操 作 系 统 | 文 件 系 统 30 CUIT 徐虹 ¾树型目录 ¾多级树型目录结构 ¾文件路径名 ¾工作目录 ¾增加和删除目录 ¾特点