课件第九章文件系统

穿孔卡 读卡纸 --- 纸带输入磁 没有文件系统，只能直接用设 方 磁盘获取符流，再组织成记数据，需要指明实际的磁盘地址（盘面，磁道、扇及其内的相对位置），易发生多用户数据共享时产生 错误更加频繁为什么引入文件和文件系为了对 器“空分”(不同的空间存放了不的逻辑信息）管理和对其上文件的按 而引文件系4域（或字段记文数据 磁盘、磁带上的文件用相同的方 磁盘 用相同的方式 ；（把设备当作文件 系统文用户文库文只读文读写文执行文

输入文输出文输入输出文文普通文特殊文件（设备 名之间，用圆点隔开。数据结构 表、文件控制块 分配表管理软文 的接口操从系统角度：负责 空间进行组织分配 文件进行文件权限保护和文件检从用户角度：按名1、如何有效分 器 2、如何实现有效地组织数据34、如何提供文 文件系统通常向用户 (1)命令接口。这是指作为用户与文件系统交互的接口。用户可通过键盘终端键入命令，取得文件系统的(2)程序接口。这是指作为用户程序与文件系统的接口。用户程序可通过系统调用来取得文件系统的服务。fat32：Windosext3（extendedfilesystem）：linux采用的文件nfsiso9660：CD-ROM的标准文件系ReiserFS：性能很好的日志文件系虚拟文件系统（VirtualFileSystem简称VFS），是了内核中的一个抽象功能，不但依VFS共存，而且也依靠VFS协同工作。12、越来越稳定日志文件系统的设计思想： 变化内容记录入日志。Linuxex2先写入文件的内容，然后等到有空的时候才写入文件的meta-data。若整个写操作由于某种原因(如系统掉电)而中断，会丢失数据，二日志系统在系统重启时，会根据日志记录来恢复中断前的写操作。就像关系型数据库（RDBMS），日志文件系统可以用事务处理的方式，提交或撤消文件系统的变化。ReiserFS比xfs要快得多，也安全，所以很快被很多人使用。x内核pre4版本开始包含ReiserFS文件系统。在将文件从磁盘到内存时对文件，因此文件数它的优点是只需数据一次。尽管文件数据已经以明文格式保存在内存中，但是当另一个用户需要该文件时，在授予其该数据之前会验证其安全凭据。如果用户无资格该文件，则会。虽然：通过物 的概率要远小于通过系 进行逻 的概率，但06年中旬 老兵事 笔记本电 ，其中存放有1975年以来2650万退役士兵资料。06年底，波音公司一笔记本电 ，其中存放有近40万在职/退休员工的资料。。。没有密钥，看到的数UbuntuLinux利用dm- 个数据中心。其国有19个、欧洲12个、俄罗 的首个“数据中心”是在 的宿舍楼。大 都是向DellHP、IBM和SUN厂商直接服务器。 服务器需要一大笔费用，如果的服务器均从其他公 ，估 无法有今天。时至今日，的所有服务器均为自己一手打造。 务器比其他厂商的服务器能容的 文件系统（GFS）；（GFS负责服务器数据储存工作） 大表；Bigtable：是 一种对于半结构化数据进行分布 的接口或服务）；由 3、Mapreduce算法；它是 开发的C++编程工具，用于大于1TB数据的大规模数据集并行运算。 中出现的次数；一系列网 MapReduce的可靠度一度遭到严厉的试炼，但在一次2004年的简报中，一个1,800台丛集的系统，承受了1,600台服务器同时故障。 GFS主要分为两类节点：其一是Master节点，其主要 与数据文件相关的元数据，而不是Chunk（数据块）。元数据包括一个能将64位 映射到数据块的位置及其组成文件的表格，数据块副本位置和哪个进程正在读写特定的数据块等。还有Master节点会周期性地接收从每个Chunk节点来的更新（“Heart-beat”）来让元数据保 状；其二是Chunk节点，它主要用于 数据。在每个Chunk节点上，数据文件会以每个默认大小为64MBChunk的方式 ，而且每个Chunk有唯一一个64位，并且每个Chunk都会在整个分布式系统被多次，默认次数为3。 11源程序、可执行文件、UNIX2顺序文件、索引文件、索 顺序文逻辑记录的排序第一种是串结构，各记录之间的顺序与关键字无关。此类推(对顺序文件(SequentialFileR R ……LL

…01＋2… － ＝ …… ＝……(a)定长记录文 定长和变长记录文顺序文件的优缺点顺序文件的最佳应用场合，是在对诸记录进行批量存取时，即每次要读或写一大批记录。此时，对顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高的；此外，也只有顺序文件才能 在磁带，并能有效工作。记录，为此系统便要去逐个地查找诸记录。这时，顺序文件所表现出来的性能就可能很差，尤其是当文件较大时，情况更为严重。例如，有一个含有104个记录的顺序文件，如果对它采用顺序查找法去查找一个指定的记录，则平均需要查找5×103个记录；如果是可变长记录的顺序文件，则为查找一个索引文对于定长记录文件，如果要查找第i个记录，可直接根据下式计算来获得第i个记录相对于第一个记录首址的地然而，对于可变长度记录的文件，要查找其第i个记录时，须首先计算出该记录的首地址。为此，须顺序地查指明该记录的长

AiLi…………i1i10指针长度索引号…将顺序文件所有记录分组50表，每组的第一个记录建立索引项。键逻辑地址键逻辑地址AnBaoChen姓名其它属性AnAnBao…逻辑文件效率分含有n少个记录？索引顺序文件中，若n个记录分为𝒏个组，索引表中有𝒏个表项，每组由𝒏个记录。查找关键字记录平均需要多少个记直接文件和哈希对于直接文件，则可根据给定的记录键值，直接获得指值转换(Keytoaddresstransformation)。组织直接文件的关键，在于用什么方法进行从记录值到物理地址的转换。哈希(Hash)文 Hash函数f键Hash文件的逻辑结文件的物理结构设计文件在器上的安排。文件结构表示了一个文件在辅存上的安置、和编目连续文件：把逻辑上连续的文件信息存放到介质或者顺序文件。通常，记录位读写时，不必移动磁头。和逻

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7 序文件保持应

为什么？)；不结论：空间利用率不高，类似于管理中的分区管理方式，适用于变化不大的顺序的文件，在流行的UNIX系统中仍保留了连续文件结构。连续存放。

隐式串

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-

显式串 FAT采取这种结内存中012345内存中01234505142 69501234567894文件创建时用户不 文件的大小文件动态扩充和修改容顺序存取效率高，随机存取效率太低，如 文件的后的内容，实际上是 整个文件需要建立文件映照结构，增加 号与逻辑块号之间的对应关系如何确立？直接地址结构（直接所有文件中每个记录的存放地址计算寻址结构（记录地址＝hash（记录关键字索引结构（提供索引文 逻辑记录 地址LINUX系统。。………多级索引分………主索

第二级索 磁盘空

12 连续文件的优点是不需要额外的空间件创建时要求用户提供文件的大小；空间浪费较 问，是一种比较好的文件物理结构，但要有用于索引表的空间开销和文件索引的时间开销。 什么是文件？文件即文件名址录，它是一张记录所有文件的名字及其存放地址的表。表中还应包括关于文 (1)(2)提高 (3)(4)文件文文件文件在磁盘中的起始地址记录长记录个文件主及存取权限其他用户的存取权限文件建立的日期和时间上次的日期和时(2(3把系统中各个文件的文件控制块汇集在一起，就形系统的文 ，每个文件控制块就是一 项搜时“件样息只有在找到个 与相，为了加快对文 的搜索过程，为了提高对文件速度，现代操作系统就常采用把FCB中的文件名与其文件索引结点号文文件索引结点号文件名文件名把FCB据结构，称为该文件的“索引节点”，简称“i-节点把系统中所有文件的索引节点集中存放在磁盘的i里，形成“ii-i-顺序，被称为“i由文件的文件名和相应的i-节点指针组成该文件在文件录中 项磁盘索引结点内文件主标文件存取权文件物理地文件连接计文件存取时索引结点编号。用于标识内存索引结点。状态。指示i计数。每当有一进程要 此i结点时，将该 文件所属文件系统的逻辑设备号指针。设置有分别指向空闲链表和散列队列的指针。设文件索引节点有7个地址项，4个地址项为2个为一级间接索引，14个字节，若磁盘索引块和磁盘数据块大小均为256节，则可表示的单个文件的最大长度为 一 结是最简单形式 结构，它使用一 来包含系统中所有文件。这 有时称为“ ”搜索时间过文件不能重一 ZONG的文 LING的文 在二级结构下，每个用户拥有自己的，缩 )：用

（即在子里还能创建更下一层的子），A为管理文件提供了有力A

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用户C 用户C的子 由 相对路径名用户指定一 net和

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123位示图 中的序第一空闲盘空闲盘块124293354——空间的分配与回空闲文件项，直至找到第一个其大小能满足要求的空闲区，再将该要考虑回收区是否与空闲表中插入点的前区和后相邻接，对相所谓空闲块链，即磁盘的每个空闲块设置一个指针，指向另一个磁盘空闲块，所有的空闲块形成一个链表，即磁盘的“空闲块链”。系统为此要增一个空闲块链首指针，链表最后一个空闲块中的指针应表明为结束，比如记为“−1”。若申请块，就根据链首指针从链首一块一块地摘下分配；若释放块，就把释放的块从链首插入。特点是简单，只需要保存指向第一个空闲块的指针，但效率低。由于磁盘的扇区大小相同，个数固定，因此可用位示管理磁盘的