操作系统6文件管理系统.ppt

1、,操作系统整体结构,系统软件和操作系统,操作系统的基本组织结构,Linux文件系统层次结构,第6章 文件系统,引言 基本概念 目录 文件系统 文件系统的实现 文件系统的安全性和保护机制 LINUX文件系统概述 小结,引言,问题： 程序和数据如何永久地保存在计算机系统中？ 存放在何处？ 文件 存放文件的介质 文件存放形式 文件操作形式,信息、数字信息、信息处理机,基本概念,文件的概念 文件的分类 文件的操作 文件的转储和恢复,文件的概念,文件是指具有符号名的数据信息的集合。 命名了的字符串集合 例如，在UNIX系统中，文件系统从物理上将每个文件仅仅看成是由一系列字符串组成，而不把文件处理成物理记

2、录的集合。 命名了的相关记录集合 例如一个命名为“学生登记表”的文件是一个学生情况记录的集合，每个学生情况的记录是由姓名、性别、年龄等数据项组成，而姓名、年龄、性别等数据项则由若干个字符组成。,文件的分类,按文件用途分类 系统文件、库文件、用户文件 按文件中数据分类 源文件、目标文件、可执行文件 按文件保护方式分类 只读文件、读写文件、不保护文件 按文件保存时间分类 临时文件、永久文件,文件的操作,文件系统不应要求用户必须了解文件的物理组织才能使用文件，而应方便用户，提供给用户按其逻辑组织形式来使用文件。 一个文件系统至少要提供用户以下的文件操作功能 打开、关闭、建立、撤消、复制文件，文件换名

3、、文件列表 读、写、修改、插入、删除数据项操作,文件的转储和恢复,文件系统中不论是硬件还是软件都会发生损坏和错误，为使至关重要的系统文件万无一失，应对保存在外存中的系统文件采取一些保护措施，如： 后备系统的“定期转储”。 全量转储（backup) 增量转储 文件的恢复 利用转储的文件进行恢复。(restore) 磁盘容错技术 双份目录和双份文件分配表、热修复重定向和写后读校验 磁盘镜像、磁盘双工 廉价磁盘冗余阵列 RAID 等等,目录,目录的概念 目录层次结构 目录的操作,目录的概念,目录：文件系统层次结构的一个非终结节点，一个目录通常包含有许多目录项，每个目录项可以是一个文件或目录。而文件是

4、文件系统层次结构的一个终结节点，即在文件下不可能再包含文件或目录。 目录的作用：按名存取文件。,目录的层次结构,目录的操作,创建、删除、打开、关闭、换名目录； 读、链接、删除目录项。,文件系统,文件系统：是指一个负责存取和管理外部存储器上文件信息的机制。 文件系统的为用户提供的功能： （1）按文件名对文件进行存取； （2）建立、修改和删除一个文件； （3）在文件之间进行数据传输； （4）在系统控制下共享其他用户的文件； （5）为用户文件提供可靠的保护和保密措施； （6）具有转储和恢复重要文件的能力。,文件系统的组成,系统故障 恢复,文件组织 和访问 （存取、共享、保护）,文件存取 过程管理 （

5、逻辑组织物理结构）,文件I/O 管理,外存管理,用户,文件系统的实现,实现文件 文件的结构 文件的组成和文件控制块 实现目录 文件的使用与控制 磁盘空间管理 空白盘区链 空白盘区目录 位示图 文件系统的结构和工作流程 文件系统的层次结构 文件系统的工作流程,文件的结构,逻辑结构 记录式 流式 物理组织 连续文件 随机文件 串联文件 文件存取方法 顺序存取 直接存取,等长记录,变长记录,随机文件（索引）,链表结构文件(串联文件),文件A的说明,目 录,链接指针12,记录0,(物理块4),链接指针8,记录1,(物理块12),0,记录2,(物理块8),文件A,链表结构文件,文件的组成和文件控制块,目

6、录,文件,实现目录,一级目录,二级文件目录结构图解,层次结构,多级目录的树形结构,文件的使用与控制,基本文件目录和符号文件目录,活动符号名表与活动文件表,活动符号名表 活动文件表,应用,文件使用和控制操作命令,建立文件命令 打开文件命令 读文件命令 写文件命令 关闭文件命令 撤消文件命令, 在基本文件目录中为其分配一个空表目，并返回一个内部标识号(通常相应于表目序号)； 在符号文件目录中分配一个空表目，并填入文件符号名与内部标识号； 调用存储分配程序为文件分配外存空间； 将其在基本文件目录中的相应表目置初值，并填入物理地址； 调用打开文件命令将有关表目登入活动文件表和活动符号名表。,查找符号文

7、件目录树，以找出该文件的表目。如找到返回该文件的内部标识号，如找不到就转错误处理程序； 在活动文件表和活动符号名表中为该文件分配一个表目； 将有关信息填入活动文件表和活动符号名表中，并将该文件的“当前用户数”加1(该数据项在活动文件表中)。,按文件名从活动符号名表和活动文件表中找出该文件的文件描述符内容(即目录表目内容)； 按存取控制说明检查访问的合法性； 按文件描述符中指出的该文件的逻辑和物理组织形式(包括存放方式，记录大小，起始物理块号等)将欲读的逻辑记录号和记录个数转换成物理块号； 将所有这些参数按设备管理程序的接口形式进行转换，并将此访问要求转送给设备管理程序，以完成数据交换工作。,撤

8、消在用户的活动符号名表中的相应表目内容； 在活动文件表中该文件的“当前用户数”减1。如减1后，此值为“0”，则撤消此表目的内容； 若活动文件表表目内容已被修改过，则在撤消此表目内容前，应将此表目内容写回磁盘上基本文件目录的相应表目中去。, 清除用户符号文件目录中的相应表目； 释放该文件在外存的文件存储空间； 清除该文件在基本文件目录中的相应表目。,空白盘区链,空白盘区目录,位示图,空白盘块分组情况,例题,文件系统的层次结构,文件系统的工作流程,READ(data,5,1000) SFS(Read,data,5,1000) BFS(Read,10,5,1000) ACVM (Read,10,5,

9、1000) LFS (Read,10, 5,1000） PFS (Read,10,2,500,1000) IO(Read, 38,500,1000）,例子： 用户使用系统调用为 Read(data,5,1000) 逻辑记录大小=500 物理记录大小=1000 连续文件：第一块地址36 存取方法：直接存取,文件系统的安全性和保护机制,文件存取控制矩阵 文件存取控制表 用户权限表 文件口令 文件加密,存取控制矩阵,文件存取控制表,用户权限表,LINUX文件系统概述,进程管理子系统,内存管理子系统,进程间通信子系统,网络 子系统,VFS,MINIX,ext2 ext3,MSDOS,设备缓存,设备 驱

10、动程序,逻辑文件系统层,内核子系统,VFS与实际文件系统的封装关系,VFS与具体文件系统的关系,Linux纹面系统层次结构,Ext2,FAT,NTFS,MINIX,VFS数据结构关系图,file,文件系统的数据成员,Linux用户打开文件表与系统打开文件表,file,file_struct,fs_struct,用户打开文件表,磁盘结构,磁盘划分,至少4个部分，其中引导块永远是介质上的第一个记录，超级块永远是介质上的第二个记录。其它部分的大小取决于磁盘大小等参数，这些参数存在超级块中，根目录的地址也存放在超级块中。,EXT2文件系统格式,超级块：根目录的位置、i节点的位置、空白区链头等信息,EX

11、T2文件卷格式,块组：按照柱面为划分的基础组成的磁盘块的集合,EXT2文件目录,EXT2的inode,EXT2文件索引多重间接映射,fdisk命令表,Linux目录树,Linux主要目录功能,目录,设备号与设备名,#include #include int stat (path,buf) /获得指定文件的属性 char *path; struct statct *buf; int fstat (fildes,buf)/获得某个打开文件的属性 int fildes; struct stat *buf;,系统调用stat说明,系统调用stat采用的结构buf说明,usort st_mode; /文

12、件的打开方式 ino_t st_ino;/i节点 dev_t st_dev /包括该文件目录项的设备id dev_t st_rdev /设备id，特殊文件采用 short st_nlink /连接链的数目 ushort st_uid /该文件的文件主的用户id ushort st_gid /该文件的用户组的组id off_t st_size; /文件的字节数 time_t st_atime /最近一次访问时间 time_t st_mtime/最近一次数据修改时间 time_t st_ctime/最近一次修改文件状态时间,设备、文件、存取方法之间的关系,小结,文件、文件系统的定义、功能 文件的组织 目录的作用、内容、结构 文件的共享、保护、保密 磁盘空间管理技术 文件系统的层次结构 文件的操作,磁盘空闲块的成组分配算法,s-nfree：98 0 120 1 121 96 145 97 210 卷资源表filsys,s-nfree：99 0 120 1 121 96 145 97 210 98 150 ,s-nfre