文件管理(第16讲)

1、,讲师:bill.zhang 0809学年第一学期第16讲,一、基本概念 文件是具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的有序序列。 信息项是构成文件内容的基本单位，可以是一个字符，也可以是一个记录；记录可以等长，也可不等长。各信息项之间具有顺序关系。,文件管理,二、文件系统 1、文件系统的引入 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。 2、文件系统的概念 所谓文件系统，就是操作系统中实现文件统一管理的一组软件、被管理的文件以及为实施文件管理所需要的一些数据结构的总称。,3、文件系统的功能 统一管理文件存储空间（即外存），实施存储空间的分配与回收。 确定文件信息的

2、存放位置及存放形式。 实现文件从名字空间到外存地址空间的映射，即实现文件的按名存取。 有效实现对文件的各种控制操作和存取操作 实现文件信息的共享，并且提供可靠的文件保密和保护措施。,三、文件的结构 1、文件的逻辑结构 （1）流式文件 构成文件的基本单位是字符，流式文件是有序字符的集合，其长度为该文件所包含的字符个数，因此又称为字符流文件。流式文件无结构，管理简单，用户可以方便地对其进行操作。 （2）记录式文件 构成文件的基本单位是记录，记录式文件是一组有序记录的集合。记录是一个具有特定意义的信息单位。 记录式文件可分为定长记录文件和变长记录文件两种。,2、文件的物理结构 （1）顺序结构 （2）

3、链接结构 （3）索引结构 （4） hash结构 （5）索引顺序结构,四、文件的存取方式 1、顺序存取 顺序存取就是按从前到后的次序依次访问文件的各个信息项，对记录式文件，是按记录的排列顺序来存取。 2、随机存取 又称直接存取，即允许用户根据记录键存取文件的任一记录，或者是根据存取命令把读写指针移到指定处读写。,五、文件目录 为便于对文件的管理，做到“按名存取”，设置了文件目录，用检索计算机系统中的所有文件。 1、文件控制块fcb 文件控制块fcb是系统为管理文件而设置的一个数据结构。 fcb是文件存在的标志，记录了系统管理文件所需要的全部信息。,2、文件目录与目录文件 （1）文件目录 文件与文

4、件控制块是一一对应的。文件控制块的有序集合构成文件目录，每个目录项即是一个文件控制块。给定一个文件名，通过查找文件目录便可找到该文件对应的目录项（即fcb）。 （2）目录文件 将文件目录以文件的形式保存在外存空间，称为目录文件。目录文件是长度固定的记录式文件。,3、文件目录结构 一般有一级目录结构、二级目录结构和多级目录结构。 （1）一级目录结构 整个系统设置一张线性目录表，表中包括了所有文件的文件控制块，每个文件控制块都指向一个普通文件。,（2）二级目录 把文件目录分成两级，第一级称为主文件目录，第二级称为用户文件目录。每个用户在主文件目录中都有一个登记项，记录了用户名和该用户的用户文件目录

5、的物理地址。而在用户文件目录中，存放该用户每一个文件的文件控制块。,（3）多级目录结构 多级目录结构是对二级目录结构的进一步改进，又称树型目录结构。,六、文件存取控制 文件存取控制体现在文件的共享、保护和保密三个方面。 1、文件的共享 文件的共享是指一个文件可以允许多个用户共同使用。 文件共享的优点： （1）节省存储空间； （2）免除系统复制文件的工作，减少重复性劳动； （3）减少实际输入输出文件的次数。,2、文件保护和保密 文件的保护、保密实际上是用户对文件的存取权限问题。一般为文件的存取设置两级控制： （1）第一级是访问者的识别，即规定哪些用户可以对文件进行操作； （2）第二级是存取权限的

6、识别，即可对文件执行何种操作。,3、用户分类 为实施第一级控制，将用户分成三类： （1）文件主（文件创建者）； （2）文件主的同组用户或合作者； （3）其他用户。 4、存取权限 为实施第二级控制，可设置以下几种基本存取权限： r（只读）； w（可写）； e（可执行）； n（不允许任何操作）。,七、文件的使用 1、建立文件 建立文件系统调用的一般格式为： create（文件名，参数表） 2、打开文件 打开文件系统调用的一般格式为： open（文件名，读写方式） 3、读文件 读文件系统调用的一般格式为： read（文件名，记录键，内存位置）,4、写文件 写文件系统调用的一般格式为： write（文

7、件名，记录键，内存位置） 5、关闭文件 关闭文件系统调用的一般格式为： close（文件名） 6、撤消文件 撤消文件系统调用的一般格式为： delete（文件名）,文件类型,（1）按用途分类 系统文件 库文件 用户文件 （2）按保护级别分类 只读文件 读写文件 执行文件 不保护文件,文件类型,（3）按数据形式分类 源文件 目标文件 可执行文件 （4）按文件性质分类 普通文件 目录文件 特殊文件,文件的属性, 文件类型 文件长度 文件的位置 文件的存取控制 文件的建立时间,文件的逻辑结构,文件的逻辑结构可以分为两种形式：一种是无结构的流式文件，一种是有结构的记录式文件。 流式文件是由一系列字符组

8、成的无结构文件，其内部信息不再划分结构，整个文件就是一个不可分割的整体，每次读写访问流式文件可以指定任意数据长度，是当前操作系统中常用的文件组织形式。如源程序文件、可执行文件常采用这种结构形式。,文件的逻辑结构,记录式文件是一种有结构的文件，它由一组相关记录组成。 为了便于访问记录式文件，往往将记录式文件组织成顺序文件、索引文件及索引顺序文件3种形式。,外存分配方式,常用的外存分配方式有连续分配、链接分配及索引分配3种。,连续分配,连续分配是最简单的磁盘空间分配策略，该方法要求为文件分配连续的磁盘区域。这种分配方法要求用户必须在分配前说明待创建的文件所需存储空间的大小，然后系统查找空闲区的管理

9、表格，看是否有足够大的连续空闲区供其使用，如果有则创建成功，如没有，该文件就不能建立，用户进程必须等待。图.4示出了连续分配的情况。,图.4 磁盘空间的连续分配,链接分配,1以扇区为单位的链接分配 按文件的要求分配若干个磁盘扇区，这些扇区在磁盘上可以不相邻接，属于同一个文件的各扇区按文件记录的逻辑次序用链接指针连接起来。,图.5 磁盘空间的链接分配,链接分配,2以区段（或簇）为单位的链接分配 这是一种广为使用的分配策略，其实质是连续分配和非连续分配的结合。在每个区段内采用连续分配，区段间则采用链接分配或后面介绍的索引分配。区段是由若干个（在一个特定系统中其数目是固定的）连续扇区组成的存储块。这

10、种分配策略集中了连续分配与非连续分配的优点，所以被广为使用。,在索引分配方式中，系统为每个文件分配一个索引块，索引块中存放索引表，索引表中存放的是分配给该文件的物理块号。文件目录中只需记录索引块的块号即可。如果需要访问文件中的某一个记录时，则不需从第一个物理块开始按链接指针依次进行查找，从而提高了查找速度。图6.6示出了索引分配的情况。,索引分配,图.6 磁盘空间的索引分配,图.7 磁盘空间的二级索引分配,目 录 管 理,文件控制块和索引结点 1文件控制块 从文件管理的角度看，文件由文件说明和文件体两部分组成。文件体即文件本身，文件说明则是保存文件属性信息及控制信息的数据结构，称为文件控制块。

11、 （1）文件名 （2）文件的结构 （3）文件的物理位置 （4）存取控制信息 （5）管理信息,目 录 管 理,2索引结点 为了减少文件系统查找文件名时的读盘次数，在有的系统中，便采用了把文件名与文件的其他描述信息分开存放的办法，亦即，把非文件名描述信息单独形成一个数据结构，这个数据结构称为索引结点（index node，又简称i结点）。一个文件惟一对应一个索引结点。,单级目录结构,单级目录结构是最简单的目录结构，这种目录结构只建立一张目录表，每个文件占据一个表目，如表11.2所示。,单级目录结构,单级目录结构的优点是易于实现、管理简单。但存在以下缺点。 （1）不允许文件重名。 （2）文件查找速度

12、慢。,两级目录结构,两级目录结构是指把系统中的文件目录分成主文件目录和用户文件目录两级。系统为每个用户建立一个单独的用户文件目录，其中登记了该用户建立的所有文件的说明信息。主文件目录则记录系统中各个用户文件目录的情况，每个用户占一个表目，表目中包括用户名及相应的用户文件目录所在的存储位置等信息。两级目录结构如图6.8所示。,图.8 两级目录结构,两级目录结构,两级目录结构可以解决重名问题，因整个的文件系统分装在几个用户文件目录表中，具体到某一个用户文件目录表不会太大，因而可获得较高的查找速度。但两级目录结构缺乏灵活性，为了便于系统和用户更加灵活方便地组织管理和使用各类文件，将两级目录结构的层次

13、关系加以推广，便形成了树型目录结构。,1目录结构 在树型目录结构中，除最末一级目录外，任何一级目录的目录项可以对应一个数据文件，也可对应一个目录文件，即目录项中既可记录一个数据文件的信息数据，也可记录一个目录文件的信息数据。第一级目录称为根目录，其他的目录均为目录文件，称为子目录。图11.9示出了树型目录结构。,树型目录结构,图.9 树型目录结构,树型目录结构,2文件路径名 在树型目录结构中，往往使用路径名来标识一个文件。文件的路径名是一个字符串，该字符串是由从根目录出发，到所找文件的通路上的所有目录名与数据文件名用分隔符连接起来而形成的，这种从根目录出发的路径称为绝对路径。,树型目录结构,3当前目录 考虑到一个进程在一段时间内所访问的文件通常具有局部性（即在某一范围之内），因此，可在这一段时间内指定某个目录作为当前目录，而后用户想