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计算机操作系统之文件管理PPT课件

目录

contents

文件管理概述

文件基本概念与分类

文件系统组织结构

文件存储空间管理策略

文件共享与保护机制

文件操作与命令接口

文件系统性能优化技术

总结与展望

文件管理概述

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文件管理是系统资源管理的集中体现之一，直接影响系统的效率和性能。

文件是存储在外部介质上的数据集合，操作系统通过文件管理实现对数据的组织、存取和保护。

文件管理是操作系统中负责存取和管理文件信息的机构，对文件的存储进行有效的管理、分配和回收。

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实现文件的有效存储、读取和更新，保证数据的可靠性和完整性。

提供方便的文件操作和访问手段，支持多用户共享文件和保护文件安全。

对文件和目录进行组织和管理，提高数据检索速度和系统性能。

提供文件系统的接口和支持多种文件系统类型。

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早期文件系统

多用户文件系统

网络文件系统

现代化文件系统

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主要面向单一用户，文件数量较少，功能相对简单。

支持多用户共享文件，引入权限控制等安全机制。

支持分布式文件存储和访问，提高数据共享和传输效率。

采用先进技术如闪存优化、数据压缩、加密等，提高系统性能和安全性。

文件基本概念与分类

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文件是计算机中存储数据的单位，通常被组织成记录或数据块的形式，以便于存储、检索和操作。

文件具有多种属性，如文件名、文件类型、文件大小、创建时间、修改时间、访问权限等，这些属性用于描述文件的特征和状态。

文件属性

文件定义

文件类型

根据不同的分类标准，文件可以分为多种类型，如文本文件、二进制文件、图像文件、音频文件、视频文件等。每种文件类型都有其特定的数据结构和编码方式。

存储结构

文件的存储结构是指文件在磁盘等存储设备上的组织方式，包括顺序存储、链式存储、索引存储等。不同的存储结构对文件的访问效率和可靠性有不同的影响。

VS

文件可以通过多种方式进行访问，如顺序访问、随机访问、流式访问等。不同的访问方式适用于不同的应用场景和需求。

权限控制

为了保护文件的安全性和完整性，操作系统通常会对文件进行权限控制。权限控制可以限制用户对文件的访问、修改、删除等操作，防止未经授权的访问和数据泄露。常见的权限控制机制包括用户身份认证、访问控制列表（ACL）等。

文件访问方式

文件系统组织结构

03

层次性原则

稳定性原则

可扩展性原则

安全性原则

目录结构应清晰、有层次，便于管理和维护。

目录结构应具备一定的扩展性，以适应未来的需求变化。

目录结构应相对稳定，不应频繁变动。

目录结构应保证数据的安全性和完整性。

早期操作系统采用的简单目录结构，所有文件都在同一目录下。

单级目录结构

两级目录结构

树形目录结构

无环图目录结构

将文件分为用户文件和系统文件两大类，分别存放在不同的目录下。

采用多级目录结构，形如一棵倒立的树，根目录在最上层，子目录逐层向下展开。

在树形目录结构的基础上，引入指针实现目录间的链接，形成网状结构，但不允许出现环。

路径名

指从根目录出发到达指定文件所经过的目录序列，分为绝对路径和相对路径两种。

链接技术

通过指针或索引将不同目录下的文件或子目录链接在一起，实现文件的共享和保护。常见的链接技术有硬链接和软链接（符号链接）等。

文件存储空间管理策略

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原理

将外存上的所有空闲区大小及位置信息组成一张空闲区表，当有新文件需要存储时，通过查找空闲区表来分配空闲区；当文件被删除时，系统收回其占用的存储区，并在空闲区表中登记这部分空闲区。

应用举例

在UNIX系统中，采用了成组链接法来管理空闲盘块，将空闲盘块分成若干组，每100个盘块为一组，每组的第一个盘块登记了下一组空闲盘块的地址信息。当需要分配空闲盘块时，从前往后依次查找空闲盘块组，找到后将该组盘块分配给文件，并修改相应的链接信息。

将所有空闲盘区拉成一条空闲链，根据空闲盘区的大小，可拉成空闲盘块链和空闲盘区链。当需要分配存储空间时，从链首开始，依次摘下适当大小的空闲盘区分配给用户，反之，当用户不再使用这部分存储空间时，将回收的盘区依次挂入空闲盘区链的末尾。

原理

在Windows系统中，采用了空闲链表法来管理文件存储空间。系统将外存上的空闲区域按照大小进行分类，并分别建立空闲链表。当需要分配存储空间时，系统会根据请求的大小从相应的空闲链表中分配空闲区域给文件。当文件被删除时，系统将其占用的存储空间释放回相应的空闲链表。

应用举例

利用二进制位的状态来表示磁盘空间的空闲或已分配状态。每个盘块对应一个二进制位，0表示空闲，1表示已分配。通过位示图可以快速地找到连续的空闲盘块或进行盘块的分配与回收。

原理

在大型机系统中，由于磁盘空间较大，通常采用位示图法来管理文件存储空间。系统为磁盘上的每个盘块分配一个二进制位，并将这些二进制位组织成位示图