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操作系统文件管理OS第六章PPT课件
contents
目录
文件与文件系统概述
文件组织结构
文件目录管理
文件存储空间管理
文件共享与保护机制
文件操作与I/O设备管理
数据一致性维护与恢复技术
文件与文件系统概述
01
文件是计算机中存储数据的基本单位，通常包含一组相关信息的集合。
文件是操作系统进行数据管理的基础，提供了数据的存储、访问、共享和保护等功能。
文件作用
文件定义
文件系统由文件、目录（文件夹）和文件系统控制管理等部分组成。
文件系统组成
常见的文件系统结构包括树形结构、层次结构和网状结构等。其中，树形结构是最常用的文件系统结构，它以根目录为起点，通过各级子目录和文件形成一棵树状结构。
文件系统结构
文件组织结构
02
逻辑结构
文件中的记录通过索引表进行组织和访问，索引表包含记录的键值和物理地址。
物理结构
文件在磁盘上可以非连续存放，记录之间可以存在间隙。
优点
支持随机访问，插入、删除操作效率高。
缺点
需要维护索引表，占用一定的存储空间。
逻辑结构
通过散列函数将记录的键值映射到散列表中的某个位置，实现记录的快速访问。
物理结构
文件在磁盘上可以非连续存放，记录之间可以存在间隙。
优点
支持快速随机访问，适用于大量数据的处理。
缺点
存在散列冲突问题，需要设计合理的散列函数和处理冲突的方法。
文件目录管理
03
文件按线性顺序排列，简单直观，但查找效率低。
线性结构目录
以根目录为起点，形成多级子目录结构，便于分类管理和查找。
树形结构目录
任意两个文件之间都可能有联系，结构灵活，但实现复杂。
图形结构目录
读取目录
列出目录下所有文件和子目录的名称、属性等信息。
关闭目录
将目录从内存调出到外存，释放内存空间。
打开目录
将目录从外存调入内存，以便对其进行操作。
创建目录
在指定位置创建新目录，分配存储空间并建立相应数据结构。
删除目录
删除空目录或非空目录及其下所有文件和子目录，释放存储空间。
A
B
C
D
文件存储空间管理
04
空闲表法
系统为外存上的所有空闲区建立一张空闲表，每个空闲区对应一个空闲表项。
空闲链表法
将所有空闲盘区拉成一条空闲链。
位示图法
将文件存储器的存储空间建立一张位示图，用于记录文件存储器上的空闲和已分配区域。
成组链接法
UNIX系统中，将空闲块分成若干组，每100个空闲块为一组，每组的第一空闲块登记了下一组空闲块的物理盘块号和空闲块总数。
为每个文件分配一组相邻接的盘块。
连续分配
采用离散分配方式，消除了外部碎片，但只适用于顺序访问，不适用于直接访问。
链接分配
支持直接访问，也适用于文件动态增长的情况。
索引分配
磁盘高速缓存
利用内存中的存储空间来暂存从磁盘中读出的一系列盘块中的信息。
磁盘调度
确定对请求进行服务的次序的调度。
文件系统优化
通过对文件系统的设计和实现进行优化，提高文件系统的性能和可靠性。例如，采用日志结构文件系统（LFS）或网络文件系统（NFS）等先进技术。
01
02
03
文件共享与保护机制
05
基于索引结点的共享方式
利用索引结点（i-node）建立文件链接，不同用户可通过链接访问同一文件，实现文件共享。
利用符号链实现文件共享
创建一个包含共享文件路径名的特殊文件（符号链），用户通过访问符号链即可访问共享文件。
基于分布式文件系统的共享
在分布式文件系统中，通过文件复制或分布式链接等方式实现文件共享。
03
02
01
访问权限类型
包括读权限、写权限和执行权限等。
访问权限设置
通过用户身份鉴别和文件属性设置，为不同用户或用户组分配不同的访问权限。
访问权限检查
当用户请求访问文件时，系统检查用户身份和所请求的访问权限是否匹配，若匹配则允许访问，否则拒绝访问。
访问控制列表（ACL）
通过ACL可以详细定义哪些用户或用户组可以访问文件，以及具体的访问权限。
日志审计
记录文件的访问历史和操作记录，以便在发生安全事件时进行追溯和分析。
文件隐藏
将重要文件隐藏在不易被发现的目录或文件名中，减少被非法访问的风险。
文件加密
采用加密算法对文件进行加密处理，确保即使文件被非法获取也无法轻易解密。
文件操作与I/O设备管理
06
设备独立性原理
应用程序独立于具体使用的物理设备，即应用程序以逻辑设备名请求使用设备，而系统在实际执行时，将逻辑设备名映射为相应的物理设备名。
实现方法
通过引入设备独立性软件，如设备驱动程序、I/O系统软件等，来实现设备独立性。这些软件负责将应用程序对设备的请求转换为具体的硬件操作，从而屏蔽了硬件设备的细节，使得应用程序可以方便地使用各种设备。
设备驱动程序的接口设计
设备驱动程序应提供统一的接口供操作系统调用，同时接口应满足设备的功能需求和性能要求。
数据缓冲与传输
对于需要大量数据传输的设备，驱动程
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