《第6章文件管理.ppt

文件系统概述 计算机为什么需要文件？ 数量原因——内存无法保存大量信息 时间原因——内存无法永久保存信息 应用原因——内存无法方便实现共享 文件系统的作用 为应用程序提供逻辑抽象（虚拟机） 为磁盘空间提供管理机制（资源管理器） 文件系统概述 文件系统的功能目标 文件系统功能目标概述 用户观点：虚拟机的作用，如何用统一的形式展现各类文件？如何提供方便的文件操作接口？ 系统观点：如何与其他系统模块进行交互？如何实现并维护文件的逻辑体系和物理结构？如何设计并实现各种文件的操作接口？ 文件系统的功能目标 统一管理文件的存储空间，实现存储空间的分配与回收 提供方便的文件访问机制，实现对文件的按名存取 向用户提供完整而方便的文件操作接口（如开/关、读/写、关闭等） 提供对文件的安全保护和信息共享机制 向下提供和I/O设备相一致的接口，向上提供用户需要的相关信息 实现“合理”、“有效”的性能目标：文件系统的执行性能 6.1文件和文件系统 文件的属性 文件类型 文件长度 文件的物理位置 文件的建立时间 文件类型 按照文件性质和用途划分：系统文件、用户文件、库文件 按照文件中数据形式划分：源文件、目标文件、可执行文件 按照信息保存的期限划分：临时文件、永久文件、档案文件 按照文件的存取控制划分：只读文件、读写文件、只执行文件和不保护文件 按照文件的逻辑结构划分：流式文件、记录式文件、结构化文件 按照文件的物理结构划分：顺序文件、链接文件、索引文件 Unix中的文件分类：普通文件、目录文件、特殊文件（设备文件） 文件的使用 创建文件：分配外存空间，建立相应目录项 删除文件：删除目录项，回收存储空间 读文件：查找目录项，将数据从外存读入内存 写文件：查找目录项，外存将数据写入 截断文件：放弃原有的文件内容 设置文件的读/写指针：实现对文件内容的随机访问 打开文件：将指定文件属性信息复制到内存，并返回相应指针 关闭文件：从内存中删除指定文件属性信息 6.2 文件的逻辑结构 从用户角度来看文件，研究文件的组织形式 有结构文件（记录式文件） 无结构文件 1. 有结构文件 数据的组织分三级： 数据项：用来描述一个个体的某种属性 记录：由多个数据项集合形成，用来描述一个个体某方面相对完整的属性 文件：多个记录的有序集合，用来描述一个群体某方面相对完整的属性 记录式文件分类： 按照记录的长度：定长和变长记录文件 按照逻辑组织：顺序文件、索引文件和索引顺序文件 顺序文件 一系列记录按某种顺序排列所形成的文件。 串结构文件：按存入的先后次序进行排列 顺序结构文件：按关键字的次序进行排列 优点：批量存取效率高 缺点：交互应用性能差 索引文件 为了提高变长记录文件的存取速度，为每一文件建立一张索引表，将文件中的记录号、长度和指向该记录的指针记入索引表中的文件组织形式。 索引顺序文件 记录按顺序方式组织，每个文件也建立一张索引表，但只需为主文件的每一组记录的第一个记录设置一个索引表项。 存储介质 磁盘，磁带，光盘 （1）物理块(块) 在文件系统中，文件的存储设备常常划分为若干大小相等的物理块。同时也将文件信息划分成相同大小的逻辑块（块），所有块统一编号。 以块为单位进行信息的存储、传输，分配 （2）.磁带 永久保存大容量数据 顺序存取设备： 前面的物理块被存取访问之后， 才能存取后续的物理块的内容 存取速度较慢，主要用于后备存储， 或存储不经常用的信息，或用于 传递数据的介质 （3）.磁盘 直接（随机）存取设备： 存取磁盘上任一物理块的时间不依赖于该物理块所处的位置 信息记录在磁道上，多个盘片，正反两面都用来记录信息，每面一个磁头 所有盘面中处于同一磁道号上的所有磁道组成一个柱面 物理地址形式： 磁头号（盘面号） 磁道号（柱面号） 扇区号 磁盘系统由磁盘本身和驱动控制设备组成，实际存取读写的动作过程是由磁盘驱动控制设备按照主机要求完成的 一次访盘请求： 读/写，磁盘地址（设备号，柱面号，磁头号，扇区号），内存地址（源/目） 完成过程由三个动作组成： 寻道（时间）：磁头移动定位到指定磁道 旋转延迟（时间）：等待指定扇区旋转到磁头下 数据传输（时间）：数据在磁盘与内存之间的实际传输 很多系统允许有些磁盘是可装卸的 节省驱动设备成本，增加灵活性和便携性 硬盘又分为两种： 固定头磁盘：每个磁道设置一个磁头，变换磁道时不需要磁头的机械移动，速度快但成本高 移动头磁盘：一个盘面只有一个磁头，变换磁道时需要移动磁头，速度慢但成本低 （4）.光盘 光盘容量大，速度快，价格便宜，但一般不可写 可读写光盘驱动器价格贵，写过程很麻烦 光盘的空间结构与磁盘类