第六章 文件系统.ppt

第六章 文件系统 对大多数用户来说，文件系统是操作系统中最直接可见的部分。计算机的重要作用之一就是能快速处理大量信息,从而,信息的组织、存取和保管就成为一个极为重要的内容。文件系统是计算机组织、存取和保存信息的重要手段。本章主要讨论文件的组织结构、存取结构、保护以及文件系统空间管理等问题。 第六章 文件系统 文件结构 文件目录结构 文件存储空间管理 文件访问系统调用 文件保护  目的与要求：了解文件结构，访问方式，存储结构。掌握文件管理用的文件控制块和文件目录结构。了解文件存储器分区和空间管理。 重点与难点：文件存放与访问方式，文件目录结构。 将文件系统类比页式存储管理 页式存储管理将一个进程分页存放于主存，页表是逻辑页到物理页的定位信息 文件系统将一个文件分块存放于外存，文件控制块将包含文件的定位信息 6.1 文件组织结构6.1.1文件概念 文件是由创建者所定义的一组相关的信息集合。 文件的主要属性 文件名，文件类型，文件长度，创建者，创建时间，修改时间，文件定位信息 ，文件所包含的信息. 显然，对于流式的无结构文件来说，查找文件中的基本信息单位，例如某个单词，是比较困难的。但反过来，流式的无结构文件管理简单，用户可以方便地对其进行操作。所以，那些对基本信息单位操作不多的文件较适于采用流式的无结构方式，例如，源程序文件、目标代码文件等。 记录式的有结构文件可把文件中的记录按各种不同的方式排列，构成不同的逻辑结构，以便用户对文件中的记录进行修改、追加、查找和管理等操作，主要用于信息管理，如数据库系统中。 6.1.3 文件的物理结构 逻辑文件在辅存的组织结构称为文件的物理结构。如何组织它们主要依赖于文件存储器的物理特性，以及用户对其文件的访问方式。 文件的访问方式 顺序访问 指用户从文件初始数据开始依次访问文件中的信息。经常被顺序访问的文件应该连续存储在文件存储器上。操作系统自动记录文件访问的当前位置。 直接（随机）访问 指用户随机访问文件中的某段信息。读/写时直接给出要访问数据的逻辑位置（如第几个字节或第几个记录）及长度，由OS将逻辑位置转换成物理位置并访问之。 磁带 顺序访问设备→要求文件顺序存放于带上。 磁盘 直接（随机）访问设备→文件可顺序、链接式或随机（通过类似页表的索引结构访问）存放于设备上。 在使用文件存储器前，要选择好物理块的划分长度，并对其进行物理块划分。 同样文件的逻辑空间也相应的划分为逻辑块。 文件的物理结构：逻辑文件在辅存的组织机构称为文件的物理结构，也叫文件的存储结构。它包括顺序结构、链接结构、索引结构三种。 顺序结构 文件顺序连续存放于文件存储器上（如磁带文件，光盘文件）。 特点:实现简单，顺序存取速度快，但分配慢，外部碎片多。 顺序结构 链接结构 链接结构 文件不连续地存放于文件存储器上，但使用指针按文件数据顺序将其链接起来。 特点：提高了磁盘空间利用率,不存在外部碎片问题，有利于文件长度动态变化，但存取速度慢（不适合随机存取，寻道时间长），可靠性差，指针占空间。 链接结构 索引结构 索引结构 文件不连续存放于文件存储器上，使用一张索引表来定位文件中的数据（类比页表） 一个索引表就是磁盘块地址数组,其中第i个条目指向文件的第i块 特点：既能顺序存取，又能随机存取，支持文件长度动态变化，外存利用率高，但索引表需占额外空间。 索引结构 6.1.4 文件控制块 OS观点：文件包含文件控制块和文件体。 文件控制块（FCB）的主要内容 文件名 创建者 存放方式：说明该文件在辅存的结构，如顺序结构、索引结构。 文件物理位置信息：具体说明文件在辅存的物理位置和范围，对于不同的物理结构，应做不同的说明，如索引表。 创建、修改时间、保存时间 口令：用于对文件访问进行验证 操作限制：如读、写、执行权限说明 6.2 文件目录结构 建立文件系统的作用在于对文件信息的“按名存取”，力求查找简便，减少查找时间。为此，一般用文件目录的方法来管理文件，每个文件有一个目录项。可形象地理解文件目录为“文件名址录 ”－它是记录所有文件的名字及它代表的文件存放地址的目录表。 文件目录：把所有的FCB组织在一起，就构成了文件目录，即文件控制块的有序集合 目录项：构成文件目录的项目，即FCB 目录文件：为了实现对文件目录的管理，通常将文件目录以文件的形式保存在外存，这个文件就叫目录文件 目录主要是为了系统快速实现“按名存取”而引入的，查目录是文件系统最频繁的操作，因此目录的合理组织很重要. 6.2.1一级目录结构 为外存上的全部文件设立一张线性排列的目录表，包含所有文件的FCB。每建立一个新文件即在目录中增加一个FCB，每当删除一个文件即抹去对应的FCB，当要访问一个文件时，先按文件名在目录中