文件系统的实现 操作系统原理.ppt

1、,5.3.1,5.3.3,5.3.2,5.3文件系统的实现,文件的实现,目录的视线,文件共享的实现,概念： 文件的实现是把指定的信息起个名字存在磁盘上便形成文件。 实现文件存储的关键问题： 记录各个文件分别用到那些磁盘快。 物理结构： 是指文件在外存上的存放形式。是从系统设计者的角度考虑滨实现的文件存储结构，设计文件存储器上具体安排。 常用的文件物理结构： 循序文件、链接文件、索引文件。,5.3.1,文件的实现,5.3.1,文件的实现,1、顺序文件 概念： 又称连续式文件，是将一个文件中逻辑上连续的信息存放到文件存储介质的一次相邻的块中是形成顺序结构。 举例： 磁带、卡片机、打印机等上的文件都

2、是顺序文件。 优点： 顺序存取信息时速度较快，不需要增加存储空间存放附加控制信息（如所有磁盘快的地址）。 缺点： a.文件在随机存储器上连续存放，与程序在内存中连续存放一样，会造成空闲块的浪费，即造成磁盘碎片，导致外村空间的利用率不高。 b.简历顺序文件前需要能预先确定文件的长度，以便分配存储空间。 c.文件建成后，再对其增加或删除信息有困难。,5.3.1,文件的实现,2、链接文件 概念：也叫串文件，是把一个逻辑上连续的文件，存放在不连续的存储。 分类： a.隐式连接(在每个物理块中设有一个指针，指向其后续连接的另一个物理块，最后一块中的链指针是个特殊的链为标记，从而使得存放同意文件的物理块连

3、接成一个单向链接。) b.显示连接(用于连接文件各物理块的指针显示地存放在到一个专门数据结构连接表中，该表表目序号是物理盘块号，每隔表目中存放连接指针，即文件所占该目录序号对应的物理块连接下一个盘块号，文件最后一个盘块对应表目的内容也是个链尾标记，则形成显示文件。) 优点：显示链接文件比隐式链接文件更常用。显示链接文件也适于顺序存取。 缺点：必须把整个连接表存放在内存中，对于大磁盘来说，这将占用很多内存。,5.3.1,文件的实现,3、索引文件 产生： 链接文件不支持高效的随机存取，而且FAT占较大内存空间。在打开某个文件是，只需把该文件占用的物理地址盘块号调入内存，即可便于实现今后的按名存取，

4、完全没有必要将整过FAT调入内存。为此，应将每隔文件所对应的盘块号集中地放在一起，这种想法导致了索引文件的产生。 分类： 单极索引、二级索引和多级索引 优点： 克服了连续文件和链接文件的不足，它既能方便迅速的实现随机存取，又能满足文件动态增删的需要。 缺点： 索引本身占用一定的存储资源。 特殊的索引文件： a.Hash索引文件，又称直接索引文件。b.UNIK采用的混合多级索引文件。,5.3.1,文件的实现,3、索引文件UNIK文件 UNIK/Linux 操作系统才用的多级索引结构属于一种混合式的多级索引结构。每个文件的索引表规定为13个索引项，存放在该文件的索引节点中，其中前10项直接存放文件

5、的物理块号，后3项分别存放一次间接块号、二次间接块号和三次间接块号,一次间接块号,二次间接块号,三次间 接块号,文 件 的 物 理 块 号,物理盘块号,一次间接块号,二次间接块号,设一块4KB，一个块号占4B，择一个磁盘快中可存放1K个块号。对于小文件，其全部物理块号用前10个直接地址项记录就足够了。如果文件大于10块且小于1035块，则用前10个直接地址项加上一次间接块的内容。如果再大就用上二次简介块甚至三次间接块号。 优点：与一般索引文件相同。 缺点：多次间接寻址降低了查找速度。,5.3.2,目录的实现,在访问文件前要先打开文件，此时，操作系统利用用户给出据的文件路径名找到相应的目录项，把

6、其中的信息（主要是共查找文件磁盘块所需要的信息）读到内存中相应的数据结构里。目录项中文件的地址信息因系统而异，可能是整个文件的磁盘地址，也可能使第一个磁盘块的块号或者是i-node号。 目录系统的主要功能是把ASCII码文件名映射程查找文件数据所需要的文件的描述和控制信息。 两种方法：一种是较为明显的方法，把文件属性直接存放在在目录项中。第二种是把文件属性存放在索引文件节点i-node中。,5.3.2,目录的实现,1、MS-DOS中的目录 MS-DOS采用FAT16文件系统管理硬盘上的文件，每隔文件的目录项共有32个字节，如图所示。,按照第一个磁盘块号，顺着FAT中的块地址链，可以找到文件的全

7、部块。,5.3.2,目录的实现,2、UNIX中的文件 UNIX中采用的目录结构非常简单，以SYSTEM V为例。如图,每个目录项只包含一个文件名及其i-node 号。有关文件类型、长度、时间等全部信息都放在索引节点中。有些UNIX有不同的布局，但无论怎样，目录项中最终要包含一个ASCII码文件名字符串和一个i-node号。,5.3.3,文件共享的实现,文件共享是指不同用户（进程）共同使用一个文件。当即个用户再用一个项目组里工作室，他们常常需要共享文件。实现文件共享既方便了用户的使用，又节省了促存期空间。 实现方法：一类是各用户通过卫衣的共享文件的路径名访问共享文件的方法，另一类是利用多个目录中

8、的不同文件名（文件别名）来描述同一共享文件的方法。 目前使用方法分类：基于路径名的共享方式、基于索引节点的共享方式和基于富豪连接的共享方式。,5.3.3,文件共享的实现,1、基于路径名的共享方式 这是一种最古老的文件共享方式，系统允许用户按路径名直接访问别人的文件，系统主要惊醒访问者的存取权限的检查。文件路径名可以是绝对路径名，也可以使相对路径名。 相对路径名，实现简单，但访问速度慢，因为要花不少时间去访问多级目录。,5.3.3,文件共享的实现,2、基予索引节点的共享方式 这种方式是UNIX类操作系统提供的一种基于文件目录项和索引节点的共享方式。来源于对“连访文件”共享方式的改进。“连访”发要

9、求系统提供连接命令，以实现一个目录中的表目录直接指向；ingyige表目录，从而实现共享他人文件的目的，检索速度比“绕弯路”法快。 缺点：难以实现文件所有者对自己文件的删除，因此若直接删除目录项和索引节点则会在共享者的别名目录项中留下无效的索引节点，入职删除目录项而留下索引节点，则文件所有者可能腰围共享这付出代价：还有，这种共享文件方式不支持跨越文件卷的共享：此外，会给文件搜索、转储、恢复等带来麻烦，因为呗共享文件有多个路径名。,5.3.3,文件共享的实现,3、基于符号链接的共享方式 符号连接市一中特殊类型的文件，其内容是被共享文件货目录的路径名，它在Windows操作系统中称快捷方式。建立符号连接文件并不影响源文件，实际上他们各是一个文件。可以建立任意的别名关系，甚至源文件是在其他计算机上。 优点：实现简单，使用方便，对文件所有者删除文件没有任何影响，且始于通过网络连接世界