第十二章文件管理浙江工业大学摘要.ppt

文件管理 第 12 章 文件系统引言 操作系统对系统的软件资源（不论是应用软件和系统软件）的管理都以文件方式进行，承担这部分功能的操作系统称为文件系统。 本章介绍文件的逻辑组织和在文件存储器上的物理组织；实现“按名存取”和文件共享、保护的文件系统目录的结构和管理；文件存储空间分配和文件系统的磁盘格式；文件系统的安全性。 教学要求 掌握文件和文件系统的定义，了解文件系统的类型、文件系统模型。 掌握文件的逻辑结构，熟悉五种记录文件。 掌握文件的物理结构及连续分配、链接分配、索引分配等外存分配方法。 了解磁盘组织，掌握空闲表、位示图法、空闲块链接法等空闲存储空间的管理方法。 12.1 概述 12.1.1 文件和文件系统 1. 文件的定义和命名 　 计算机系统对系统中软件资源：无论是程序或数据、系统软件或应用软件都以文件方式来管理。 文件是存储在某种介质上的（如磁盘、磁带等）并具有文件名的一组有序信息的集合。 文件名由字符和数字组成。例如MS-DOS中文件名由三部分组成，格式如下：[盘符] 文件名 [.扩展名]。 文件名由1∽8个字符组成。 扩展名为由“.”开始的1-3个字符组成，如.EXE表示可执行的浮动代码文件，.TXT表示ASCⅡ码文本文件，.LIB表示库文件，.BAT表示批处理文件等。 2.与文件相关的概念 域/数据项（field） 数据项是描述一个对象的某些属性的字符集，它是数据的基本单位，一个数据项有一个值。 记录（record） 记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象某方面的属性 文件（file） 文件是具有文件名的一组相关记录的集合 数据库（database） 数据库是相关数据的集合。 3.文件系统 文件系统定义和命名 文件系统是操作系统中以文件方式管理计算机软件资源的软件和被管理的文件和数据结构（如目录和索引表等）的集合。 从系统角度来看，文件系统是对文件存储器的存储空间进行组织、分配和回收，负责文件的存储、检索、共享和保护。 从用户角度来看，文件系统主要是实现“按名存取”，文件系统的用户只要知道所需文件的文件名，就可存取文件中的信息，而无需知道这些文件究竟存放在什么地方。 常见的文件系统类型 (1)FAT文件系统（MS-DOS文件系统、msdos） 文件地址以FAT表结构存放，文件目录32B，文件名为8个基本名加上一个“.”和3个字符扩展名。 (2)扩展文件表系统（ Windows98,vfat） 扩展的DOS文件系统，它在MS-DOS文件系统基础上增加了对长文件名（最多到256B）支持。 (3)NTFS（NT文件系统） 具有很强的安全特性和文件系统恢复功能，可以处理巨大的存储媒体，支持多种文件系统。 (4)ext2（ Linux, 二级扩展文件系统） 高性能磁盘文件系统，是对Minux操作系统中使用的文件系统扩展（ext）的扩展。它支持256字符的文件名，最大可支持到4TB的文件系统大小。 文件系统的典型操作 创建：定义一个新的文件 删除：删除文件结构，释放资源 打开：打开一个已存在的文件，以便对该文件的操作 关闭 读：读文件中的部分或所有数据 写：更新文件、添加数据或更改内容 1、文件管理系统的目的 方便的文件访问和控制：以符号名称作为文件标识，便于用户使用； 并发文件访问和控制：在多道程系统中支持对文件的并发访问和控制； 统一的用户接口：在不同设备上提供同样的接口，方便用户操作和编程； 多种文件访问权限：在多用户系统中的不同用户对同一文件会有不同的访问权限； 优化性能：存储效率、检索性能、读写性能； 差错恢复：能够验证文件的正确性，并具有一定的差错恢复能力； 2、 文件系统模型 I/O控制层（设备驱动程序） 直接与外部设备通信 负责启动I/O设备，处理I/O请求 基本文件系统（物理I/O） 处理磁盘间或磁带间的数据交换 只关注数据所在位置，不关注数据的内容 基本I/O管理程序 负责文件I/O的启动和终止 负责设备选择、调度等 逻辑I/O 处理文件记录，关注数据的内容 文件系统接口（文件组织方式） 五种文件组织方式 文件访问的步骤 识别和定位文件 使用目录结构来标识文件的位置以及相应属性 共享和多用户系统中还需要考虑访问控制问题 文件组织和访问 用户和应用程序根据不同的访问方法，处理文件中的记录内容 记录组块 I/O 设备是基于块来处理的, 因此需要把文件记录组成块存放和输入/输出 以块的形式存放在磁盘上 空闲块管理 块的分配（文件分配） 磁盘调度 12.2 文件组织 文件的逻辑组织和物理组织 逻辑组织指文件中记录的逻辑结构，由用户访问记录的方式确定。 物理组织指文件在外存上的存储组织形式，通常取决于记录组块策略和文件分配策略。 逻辑组织从结构上分成