第五章.ppt

第5章 文件管理 文件系统概述 文件的结构和存取方式 文件的使用 文件目录 文件存储空间的管理 文件共享与保护 文件系统的性能问题 5.1.1 文件的概念 1. 文件 外存中具有符号名的一组有逻辑意义的信息项的集合。 2. 文件系统 指OS中管理文件的那一部分软件。它负责管理文件的存储、检索、更新，提供安全可靠的共享和保护手段，并为用户提供一整套方便有效的文件使用和操作方法。它在OS接口中占比例最大，是I/O系统的上层软件。文件系统面向用户的主要任务是实现文件的“按名存取”。 5.1.2 文件分类 分类角度多。比如，可按文件的用途、文件中数据的形式、存取控制属性、文件信息的保存期限、文件的逻辑结构、文件的物理结构等进行分类。 UNIX系统将文件分为三类: 普通文件(包括用户的ASCII或二进制文件)； 目录文件； 特殊文件（设备文件，管道，套接字，符号链等） 5.1.3~ 5.1.5 文件结构与存取方法 文件的结构指文件中信息的配置和构造方式，有逻辑结构和物理结构之分。 1. 文件的逻辑结构 用户眼中文件信息的组织形式叫文件的逻辑结构。它包括记录式文件和流式文件两种，每种文件信息的逻辑单位分别是记录和字符。 UNIX系统视所有文件的逻辑结构为无结构的流式文件 早期有结构的记录式文件又分定长和不定长两种，流式文件可看作特殊的定长记录式文件 文件的逻辑结构与文件的存储介质无关 2. 文件的物理结构 系统眼中文件信息的组织形式叫文件的物理结构。它包括顺序文件、链接文件、索引文件三种（实为连续文件与不连续文件两大类） 文件的物理结构也叫文件的存储结构，指文件在外存上的存储组织形式，它与存储介质的性能和外存的分配方式有关 顺序文件：文件的信息存放在若干连续的物理块中。特点:实现简单，顺序存取速度快，但分配慢，外存碎片多（似内存的可重定位可变分区分配） 磁盘空间连续分配产生顺序文件： 链接文件：一个文件的信息存放在若干不连续的物理块中，各块之间通过指针连接。特点：提高了磁盘空间利用率,不存在外部碎片问题，有利于文件长度动态变化，但存取速度慢（不适合随机存取，寻道时间长），可靠性差，指针占空间。 链接文件按链接指针的不同实现又分为隐式链接文件和显式链接文件，MS DOS、Windows中采用的是后者，其FAT和簇的概念是传统链接结构的变形 磁盘空间链接式分配产生链接文件： 索引文件：一个文件的信息存放在若干不连续物理块中，系统为每个文件建立一个索引表，并将这些物理块号存放在其中 一个索引表就是磁盘块地址数组,其中第i个条目指向文件的第i块 索引表组织:单级索引、多级索引、Hash索引。UNIX文件系统采用多级索引结构 特点：既能顺序存取，又能随机存取，支持文件长度动态变化，外存利用率高，但索引表需占额外空间。 磁盘空间索引式分配产生索引文件： 3. 文件的存取方式 当今OS支持的文件存取方式主要有顺序存取和随机存取两种。 顺序存取 对文件中的信息按逻辑顺序进行读/写的存取方式称顺序存取 随机存取 对文件中的信息按任意顺序进行读/写的存取方式称随机存取 早期系统中记录式文件所对应的第三种存取方式——按键存取现在多见于DBMS中 4. 文件的存储介质 磁带，磁盘，光盘，优盘，…… 以块为单位进行信息的存储、传输、分配 磁带：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，现在主要用于后备存储。 磁盘：可编址的随机存取设备，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。 光盘、优盘：可移动磁盘的改进、变形物。 5. 文件结构、文件存取方式与文件存储介质的关系 文件的存取方式不仅与文件的结构有关，还与文件所在存储介质的性能有关，如下表所示： 5.1.6 文件操作 为方便用户使用文件，文件系统提供对文件的各种操作，形式分别为：系统调用或命令 ①提供设置和修改用户文件的存取权限的服务 ② 提供建立、修改、改变、删除目录的服务 ③ 提供文件共享，设置访问路径的服务 ④ 提供创建、打开、读、写、关闭、撤消文件等服务 ⑤ 文件系统维护 ⑥ 文件系统的转储和恢复 ⑦ …… 其中，最基本的操作是：打开、关闭、读、写文件等 (1) 打开文件操作简介 任何一个文件使用前都要先打开，即把FCB送到内存，以建立用户和文件的联系，使今后频繁的查目录操作在内存中完成。如fd=open(文件路径名, 打开方式) 打开文件操作的主要执行步骤如下： ①根据文件路径名查目录，找到FCB主部； ②根据打开方式、共享说明和用户身份检查访问合法性； ③根据文件号查系统打开文件表，看文件是否已被打开；若是→共享计数加