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第五章 文件管理 文件和文件系统 P116 117 文件的存储介质 P117 119 文件的存取方式 P119 顺序存储和随机存储 文件目录 P119 123 文件的逻辑结构 P123 124 文件的物理结构 P124 131 记录的组成与分解 P131 133 磁盘空间的管理 P133 136 基本文件操作及其使用 P136 137 文件的安全性 P139 142 UNIX的系统文件管理 P142 154 文件和文件系统 文件和文件名在计算机系统中 把逻辑上具有完整意义的信息集合称为 文件 每个文件都要用一个名字作标识 称为 文件名 文件分类文件系统的组成部分文件目录 文件组织 文件存储空间的管理 文件操作 文件的安全措施 文件系统对文件统一管理 目的是方便用户且保证文件的安全可靠 文件存储介质 定义存储介质不等于存储设备 它是指用来记录信息的磁带 硬磁盘组 软磁盘片 卡片等 使用它们要通过相应的存储设备 可安装存储介质的设备统称为存储设备 存储介质的物理单位定义为 卷 存储介质上可连续存储信息的一个区域称为 块 或称为物理记录 磁盘的结构磁盘格式化时盘面存储空间划分扇区 每个扇区中个磁道都有相同长度的连续信息区 每个区就是磁盘上的块 文件目录 主要内容文件目录由若干目录项组成 每个目录项记录一个文件的有关信息 包括 有关文件存取控制信息 有关文件结构的信息 有关文件管理的信息 目录结构包括一级目录结构 二级目录结构和树形 多级 目录结构 一级目录结构要求所有的文件名均不相同 一般只适用于微机的单用户系统 二级目录结构则增加一级主文件目录 此目录是为用户建立的独立文件目录 用户访问文件时先要找到用户自己的目录再查找该目录下的指定文件 实际上 二级目录机构中 文件系统把用户名和文件名合起来作为文件标识 树形目录允许用户在自己的文件中再建立子目录 从根目录到文件之间所有各级子目录名和该文件名的顺序组合称为文件的 路径名 绝对路径是从根目录到指定文件的路径 相对路径是从当前目录到指定文件的路径 树形目录的优点 解决了重名问题 有利于文件分类 提高检索文件的速度 能进行存取权限的控制 文件的组织 文件的逻辑结构用户是从使用的角度来组织文件 用户把能观察的且可以处理的信息根据使用要求构造成文件 这种构造方式是独立于物理环境的 所以称为文件的逻辑结构 把用户组织的文件称为逻辑文件 简称为文件 逻辑文件有两种形式 流式文件和记录式文件 流式文件 指用户对文件中的信息不再划分可独立的单位 整个文件是由依次的一串信息组成 如word文件 图片文件等 记录式文件 指用户对文件内信息按逻辑上独立的含义再划分信息单位 每个单位为一个逻辑记录 简称为记录 每个记录可以独立存取 也就是说 一个逻辑文件是由若干个逻辑记录组成的 我们把这种文件称为记录式文件 文件的存储 物理结构由文件系统在存储介质上的文件构造方式称为文件的物理结构 逻辑文件在磁盘上的组织方式 记录的组成与分解 记录的成组把若干个逻辑记录合成一组存入一块的工作称为 记录的成组 每块中逻辑记录的个数称 块因子 利用主存缓冲区可以把多个逻辑记录一次性保存到磁盘块上 也就是当记录要求存盘时 先存入主存缓冲区 缓冲区的大小等于最大逻辑长度乘以成组的块因子 就是块的大小 在缓冲区未存满时 不启动磁盘写 这样就提高了存储空间的利用率 减少启动外设的次数 提高了系统的工作效率 记录的分解这是记录成组的一个逆过程 先从磁盘中找到记录所在的块 并将本块读入主存缓冲区 再从缓冲区取出所需要的记录送到用户工作区 如果用户所需的记录已经在缓冲区中 则不需要启动外设读块信息 这也可以提高系统工作效率 磁盘存储空间的管理 1 位示图法用位示图进行磁盘存储空间的分配与回收 和主存页式管理的存储空间分配和回收方法类似 位示图用一个位的信息 0 1 来表示磁盘上一个块空间是否空闲 所不同的是 主存空间直接以块号表示 而磁盘块位置则由柱面号 磁头号和扇区号三段组成 确定空闲块地址的通用公式 块号 字号 字长 位号柱面号 块号 柱面上的块数 磁头号 块号mod柱面上的块数 盘面上的扇区数 扇区号 块号mod柱面上的块号 mod盘面上的扇区号归还一块时 寻找位示图中位置的通用公式为 块号 柱面号 柱面上的块数 磁头号 盘面上的扇区数 扇区号字号 块号 字长 位号 块号mod字长 2 空闲块表法用空闲块表进行磁盘存储空间的分配与回收 如同主存管理中的空闲区表 表每一行记录一组连续空闲块的首块号和空闲块数 空闲块数为 0 的登记项为 空 登记项 3 空闲块链法把所有的磁盘空闲块用指针连接在一起构成空闲块链 这种方法效率较低 每分配一块时都要启动磁盘读出空闲块后才能取得其中的指针 把该指针作为链首指针 每归还一块时也要启动磁盘把原链首指针写到归还块中 新链首指针指向归还块 磁盘存储空间的管理 基本文件操作及其使用 1 文件操作主要有以下六种 建立文件 建立文件操作的主要工作是检查文件目录 确认无重名时寻找空登记项进行登录 寻找空闲存储块以备存储文件信息或存放索引表 打开文件 打开文件操作的主要工作是找目录 检索文件名 核对存取方式 读索引表 登记已打开文件的有关信息 读文件 查看是否已经打开 是否打开者请求读文件 得到存放地址后读出文件 写文件 主要工作是查文件目录核对文件是否已建立 已建立则可写入 关闭文件 核实只有文件的建立者或者打开者才有权关闭文件 检查读入主存的文件目录或索引表 如修改过则要写回存储介质上 在已打开文件表中清除该文件 删除文件 把用户指定的文件从目录中除去并回收文件所占用的存储空间 这些操作均由文件系统提供相关的功能模块 每个操作调用模块时均要提供用户名 文件名等参数 2 用户请求使用文件的操作步骤 读文件 打开文件 读文件 关闭文件 写文件 建立文件 写文件 关闭文件 删除文件 关闭文件 删除文件 文件的安全性 1 区分文件的保护与保密 文件的保护是防止文件被破坏 文件的保密是防止不经文件拥有者授权而窃取文件 2 文件的共享 文件共享是指一个文件可以让指定的某些用户共同使用 包括不允许同时使用的共享文件和允许同时使用的共享文件 一般不允许同时读和写或同时写文件 3 文件的保护措施 为了防止系统故障造成文件被破坏 可以采用建立副本和定时转储的办法 为了防止用户共享文件可能造成的文件破坏 可以采用树形目录结构 存取控制表和规定文件使用权限的方法 4 文件的保密措施 隐藏文件目录 设置口令和使用密码 加密 等