文件管理.doc

第七章文件管理1. 什么是记录、文件、文件系统？【解答】记录是顺序排列且相关的一组有逻辑意义的信息项，它是记录文件存取的基本单位；文件是存储在某种存储介质上的具有标识名的相关信息集合；文件系统是操作系统中实施文件管理的机构。2. 解释：顺序文件、索引文件。【解答】一个文件上的连续信息依次存放在辅存的若干连续物理块中，则称这种文件为顺序文件或连续文件；索引文件是为文件建立一个索引表，把指示每个逻辑记录存放的指针集中在索引表中，用索引表来记录文件的逻辑块与物理存储块之间的映射关系。3. 何谓文件的逻辑结构和文件的物理结构？【解答】文件的逻辑结构是用户的观点所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于物理结构，也称逻辑文件。物理结构是指存储文件信息的物理块的组织形式，与存储介质的存储性能有关。4. 文件按其属性、用途、组织可分为几类？它们各自的特点是什么？【解答】按文件的属性可分为三种；(1) 只读文件。允许文件主和被授权用户读文件内容，但不允许改写文件内容。(2) 读写文件。允许文件主和被授权用户读写文件内容。(3) 非保护文件。所有用户均可读写或执行文件。按文件的用途可分为三类:(1) 系统文件。由系统建立的文件，它们一般是操作系统的核心文件和各种系统应用程序和数据。这类文件只允许用户通过系统调用来执行,不允许对其进行读写和修改。(2) 库文件。主要由各种标准子程序库组成的文件。这类文件允许用户对其进行读取、执行，但不允许对其进行修改。(3) 用户文件。由用户建立的委托系统保管的文件，这类文件一般只能由文件的所有者或被所有者授权的用户使用。按文件的组织分为二类：(1)逻辑文件。包括记录式文件和流式文件。(2)物理文件。包括顺序结构（或顺序文件）、链接结构（或链接文件）和索引结构（或索引文件）。5. 文件的存取方式主要有哪几种？怎样确定文件的存取方式，举例说明？【解答】文件的存取方式主要有三种：(1) 顺序存取法。(2) 随机存取法。(3) 按键存取法。采用哪一种存取方法一般与两个因素有关：怎样使用文件和存储介质的特性。例如对于数据库文件应选择随机存取或按键存取比较好。对于存储在磁带上的文件，由于磁带机的特性顺序读写，所以一般应采用顺序存取方式；而对存储在磁盘上的文件，由于磁盘机的特性：磁盘上的每个块都有确定的唯一地址“柱面号、磁头号、扇区号”，磁带机可以随时读写任何一块的信息，所以具有随机存取能力，因此对磁盘文件可采用顺序存取，也可以采用随机存取。6. 顺序存取和随机存取的主要区别是什么?它们对于有结构和无结构文件的操作有何不同？【解答】顺序存取法就是严格按物理记录排列的顺序依次存取；随机存取法允许随意存取文件中的任何一个物理记录，而不管上次存取了哪一个记录。顺序存取法对有结构文件的操作是设置一个访问指针Ptr，令它指向“下一次”要访问的记录首址。每访问完一个记录后，对Ptr进行相应的修改。对于定长记录：PtrPtrL（L为文件的物理记录长度）；对于变长记录：PtrPtrL1（其中1是存放记录长度的Li的字数）。顺序存取法对无结构文件的操作是按读写位移（offset）从当前位置开始读写，即每读写完一段信息后，读写位移自动加上这段的长度，然后再根据该位移读写下面的信息。随机存取法对有结构文件的操作也是设置一个访问指针Ptr，对于定长记录文件，欲访问第I个记录（I0，1，2，）的首址为：Ptroffset+I * L（其中，offset是该文件的首址，L为记录长度）；对于变长记录，随机存取法是十分低效的。随机存取法对无结构文件的操作必须事先用有关的命令把读写位移移到欲读写的信息开始处，然后再进行读写。7文件系统的功能是什么？有哪些基本操作？【解答】(1) 实施文件存贮空间的分配与回收。(2) 实现文件名到文件物理空间的映射。(3) 提供文件共享能力以及保护与保密措施。(4) 实现用户要求的各种文件操作。文件系统应提供的基本文件操作包括创建文件、打开文件、读文件、写文件、关闭文件和删除文件等。8为什么说链接文件结构不适于随机存取？【解答】（1）由于链接文件的指针设置在物理块内，故每块的可用字节数不再是2的整数幂。有的系统中，就由多个磁盘块组成一个“簇”，不再以块而以簇作为分配存储空间的单位，以减少指针占用的空间。（2）链接文件随机存取效率极低，如要访问文件的第R个逻辑块，操作系统必须从链首块开始，读入(i-1)个物理块才能找到它，这种代价比较高。由于链接文件结构只能按队列中的链接指针顺序搜索，一般只适用于逻辑上连续的，存取方法也是顺序存取的文件。因此链接文件结构也不适宜随机存取。9设置文件目录的目的是什么？文件目录组织都有哪几种形式？【解答】由于系统中文件的种类多，数量大，所以设置文件目录的目的是为了便于查找文件、操作文件、共享文件及保护文件。文件目录组织有三种形式：简单（一级）目录；二级目录；树型目录。10文件目录的作用是什么？一个目录表目应包括那些信息？【解答】文件目录具有将文件名转换为该文件在外存的物理位置的功能。一个目录表应包括以下四类信息：(1) 基本信息，包括：文件名；文件类型；文件组织。(2) 文件的地址信息，包括：卷，起始地址，文件使用的大小，分配大小。(3) 访问控制信息，包括：文件的所有者，访问信息，许可的行为标记。(4) 使用信息，包括：文件建立日期，上一次读日期，上一次读用户名，上一次修改日期，上一次修改用户名，上一次备份日期。11建立多级目录有哪些好处？文件重名和共享问题是如何得到解决的？【解答】（1）建立多级目录有以下好处：层次清楚。查找速度快。解决了重命名。（2）在树型目录结构下，由于文件名包含了从根目录开始的路径，因此，只要在同一个目录下面不存在相同的文件名，系统就不会有文件重名。这种在同一个目录下不允许有相同的文件（目录也作为特殊的文件）的要求是完全合理的。如果多个用户要共享某个文件，只需要将各用户文件目录中的一个目录项指向同一个文件的存放地址。于是，各个用户都可以存取该文件，实现了共享。12为了实现按名存取，文件目录应包含哪些内容？【解答】文件目录中包含文件名、与文件名相对应的文件内部标识以及文件信息在文件存储设备上第一个物理块的地址等信息。另外还可能包含关于文件逻辑结构、物理结构、存取控制和管理等信息。13. 什么是文件的存取控制？列举出两种以上实施存取控制的方案。【解答】文件存取控制是指限制文件共享，保护文件的方法。实施文件控制的方法一般有存取控制矩阵、存取控制表、用户权限表、口令和密码四种方法。14文件系统的层次结构有几层？简述各层的主要功能。【解答】文件系统的层次结构一般有以下七层：（1）用户接口初始化模块本级模块的主要功能是：对用户给出的文件操作命令及参数进行语法检查；把系统调用命令及参数改造成内部调用格式；补充用户缺省提供的参数，并完成相应的初始化；与下一级软件模块通信，并负责与用户通信。（2）文件目录系统模块本层模块的主要功能是：管理与组织文件目录结构、管理活动文件目录表、管理用户活动名字表；支持有关操作，如建立、删除目录，查询子目录及文件等；当用户读、写文件时，需在文件目录中检索文件控制块；与下一级存取控制模块进行通信。（3）存取控制验证模块存取控制验证模块实现文件保护，它把用户的访问要求与文件控制块中指示的访问控制权进行比较，以确定访问的合法性。如果访问不合法，则给出错误信息，表示请求文件系统失败，并返回到用户错误入口地址；否则，实现了用户的使用要求，将控制传递给逻辑文件系统。（4）逻辑文件系统模块逻辑文件系统的主要功能是根据文件的逻辑结构，将用户欲读写的逻辑记录转换成文件逻辑结构内的相关块号。若文件系统允许有不同的逻辑结构及不同的存取方法，则该模块分别设置若干个相应的程序模块。对定长记录来说，文件逻辑地址空间根据物理块的长度N划分。为实现从用户说明的逻辑地址转换成文件体所在的物理位置做准备，并同物理文件系统进行通信。（5）物理文件系统模块物理文件系统的主要功能是把逻辑记录的相对块号，转换为实际的物理地址。对顺序文件结构，由于其文件控制块中含有文件的第一个物理块号地址和块数，容易将相对块号转换成物理块号。对于链接结构，文件控制块中仅含有文件第一个物理块地址，则可以通过链查找相应物理块。对于文件的索引结构，文件控制块中含有索引表，可以直接根据索引表，查找相应物理块地址。（6）分配模块该模块主要功能是管理外存空间，负责分配、释放和组织外存空间。它把物理块转换成相应设备所要求的地址格式，如对磁盘则转换成柱面号、磁道号和扇区号等。此外，还根据请求的操作、存取记录的物理块号、准备输入输出命令和相应的通道程序。（7）设备管理模块该模块主要功能是分配设备；分配读、写缓冲区，磁盘调度；启动设备；处理设备中断；释放读、写缓冲区；释放设备等功能，完成相应的I/O操作。15设某系统的磁盘有500块，块号为：0，1，2，3，499