第1节文件系统基本概念

1、1第5单元 文件系统第第1节节 基本概念基本概念l 文件文件l 文件系统文件系统l 文件控制块文件控制块FCBl 文件的两种结构文件的两种结构l 举例举例文件 文件 是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合. 文件包括 文件控制块FCB（文件描述符） 数据 存放FCB和数据的磁盘块3第5单元 文件系统第第1节节 基本概念基本概念l 文件文件l 文件系统文件系统l 文件控制块文件控制块FCBl 文件的两种结构文件的两种结构l 举例举例文件系统文件系统是操作系统中负责管理和存取文件信息的文件系统是操作系统中负责管理和存取文件信息的软件机构。软件机构。 从系统角度看 辅存空间管理构造文件

2、结构提供文件共享功能提供存取文件的方法文件保护提供一组文件操作命令 从用户角度看 文件系统实现了“按名存取”的功能。 管理文件所需的数据结构 如目录表、文件控制块、存储分配表 管理程序 一组操作举例test.c中的中的2-12字符字符对应磁盘块对应磁盘块789盘块盘块789对应第对应第3柱面、柱面、2磁头、磁头、2扇区扇区将将test.c中中的的2-12字字符删去符删去文件映射到磁盘块文件映射到磁盘块磁盘块到磁盘块到CHS映射映射文件系统是磁盘的界面seccylhead磁盘驱动第第1层抽象层抽象第第2层抽象层抽象第第3层抽象层抽象I/O系统系统文件系统文件系统按名存取！按名存取！9第5单元 文

3、件系统第第1节节 基本概念基本概念l 文件文件l 文件系统文件系统l 文件控制块文件控制块FCBl 文件的两种结构文件的两种结构l 举例举例文件控制块FCBl文件类型l文件长度l文件的物理位置l 文件的建立时间l文件存取时间l文件连接计数记录的方式和文件的物理结构有关记录的方式和文件的物理结构有关11第5单元 文件系统第第1节节 基本概念基本概念l 文件文件l 文件系统文件系统l 文件控制块文件控制块FCBl 文件的两种结构文件的两种结构l 举例举例逻辑结构与物理结构12 逻辑结构：程序员看到的结构 物理结构：磁盘上存放的结构逻辑结构 字节流或者位流文件名文件名+偏移偏移物理结构：连续/非连续

4、012345678910111213141516171819202122232425262728293031连续存放连续存放test.c012345678910111213141516171819202122232425262728293031test.c设test.c占3个磁盘块非连续存放非连续存放文件的物理结构决定了文件的访问方式1、顺序访问顺序访问：要访问文件的第：要访问文件的第i个磁盘块，必须个磁盘块，必须依次访问文件的前依次访问文件的前i-1个磁盘块个磁盘块2、随机访问随机访问：可以通过记录号得到磁盘号：可以通过记录号得到磁盘号test.c 3 6 r0 r1 r2 磁盘块号磁盘块号

5、678文件目录文件test.cFCB 可以随机访问 文件的增生和扩充不易连续文件、顺序文件非连续存放17 串联文件 索引文件串联文件的存放方式01234567891011121314151617181920212223242526272829303110-117test.c盘块链式分配盘块链式分配 能较好地利用辅存空间 易于对文件进行增生和扩充 必须顺序访问test.c 1 r1 17 r2 r0 10磁盘块号 1磁盘块号 10磁盘块号 17文件目录文件test.cFCB串联文件（链接文件）非连续存放20 串联文件 索引文件索引文件的存放方式盘块索引分配盘块索引分配01234567891011

6、1213141516171819202122232425262728293031test.c逻辑块物理块01110217索引表索引表需要至少一个磁盘块放索引表！需要至少一个磁盘块放索引表！test.c 19文件test.cFCB r0 r1文件目录 0 1 1 10 2 17 r2磁盘块号 1磁盘块号 10磁盘块号 17文件索引表（19）逻辑块号物理块号索引文件 索引文件在存储区中占两个区索引区：存放索引表数据区：存放数据文件 需要额外的磁盘块用于放索引表 易于文件的增删 随机读写索引区里存放索引表的方式不同，开销不同索引区里存放索引表的方式不同，开销不同索引表的组织24l 直接索引l 间接索

7、引 将索引表直接放到文件的FCB中文件AFCB r0 r1文件目录 r2 r3磁盘块号 23磁盘块号 89磁盘块号 126磁盘块号 229 23 89 126 229 直接索引直接索引主索引表主索引表索引表的组织26l 直接索引l 间接索引 一级间接索引 二级间接索引 混合索引文件A目录项文件目录 52 66 126 229 r0块号 23 23 89 r1块号 89 r256块号 178 178 49 r511块号 49 一级间接索引 磁盘块号 52磁盘块 主索引表中放一级索引表的地址主索引表中放一级索引表的地址文件A目录项文件目录 二级间接索引 磁盘块 一级间接索引 主索引表中放二级索引表

8、的地址，二级索引表中放一级索引表的地址主索引表中放二级索引表的地址，二级索引表中放一级索引表的地址混合文索引结构主索引表中存放既存放直接索引，也存放间接索引地址 一级间接索引二级间接索引三级间接索引i_addr0i_addr1i_addr2i_addr3i_addr4i_addr5i_addr6i_addr7i_addr8i_addr9i_addr12i_addr11i_addr10直接直接索引索引举例 UNIX第七版本的文件索引结构 UNIX system 的文件索引结构 小型文件 大型文件 巨型文件 i_addr0i_addr1i_addr2i_addr3i_addr4i_addr5i_a

9、ddr6i_addr71005710020057200文件的大小： 8个磁盘块 UNIX第七版本的文件索引结构i节点（FCB）i节点中存放7个一级索引表的磁盘块地址，剩下的一个数组元素备用 i_addr0i_addr1i_addr2i_addr3i_addr4i_addr5i_addr6i_addr73879720010058373871003732220058322i节点（FCB）296466 i_addr0i_addr1i_addr2i_addr3i_addr4i_addr5i_addr6i_addr738713920010058 48276838976829687200 58933793

10、48287387 10037389 466108108最后一个备用的数组元素最后一个备用的数组元素存放二级索引表的地址存放二级索引表的地址举例 UNIX第七版本的文件索引结构 UNIX system 的文件索引结构 UNIX system 的文件索引结构13个元素的数组，其中存放10个直接索引，1个1级索引，1个2级索引，1个3级索引 一级间接索引二级间接索引三级间接索引i_addr0i_addr1i_addr2i_addr3i_addr4i_addr5i_addr6i_addr7i_addr8i_addr9i_addr12i_addr11i_addr10 文件系统能够让我们用“按名存取”的方

11、式使用磁盘 文件在用户眼里看到的是逻辑结构，而在磁盘上是按物理结构来存放的，文件系统负责将逻辑结构映射到物理结构 逻辑结构是流式的，物理结构有顺序、链接和索引三种结构 文件的访问方式有顺序和随机2种，由文件的物理结构决定访问方式。顺序和索引结构可以随机访问总结总结37第5单元 文件系统第第1节节 基本概念基本概念l 文件系统的引入文件系统的引入l 文件系统文件系统l 文件文件l 举例举例举例 设文件索引节点中有7个地址项，其中4个地址项为直接地址索引，2个地址项是一级间接地址索引，1个地址项是二级间接地址索引，每个地址项大小为4字节，若磁盘索引块和磁盘数据块大小均为256字节，则可表示的单个文件的最大长度是多少？举例 设一文件系统采用索引结构，如果有10个直接地址，一、二、三重间接索引。如果一个盘块大小为4KB,每个盘块号占4B，回答： 1、问若进程要访问某文件偏移量2MB处的数据，要经过几次间接寻址？为什么？ 2、假设某文件已经打开，返回值放在fd中，执行read(fd,10