8、第七章 文件系统.ppt

文件系统的引入 文件存储器：现代操作系统提供了文件存取和管理信息的机构。它把大容量辅存储器作为存放文件的存储器，称为文件存储器。 文件系统必须完成下列工作 1）对磁盘等辅助存储器空间（文件空间）进行统一管理。 2）提供一个用户可见的文件逻辑结构，用户按照文件逻辑结构进行信息的存取和加工。 3）文件在存储设备上应按一定的顺序存放。 4）实现对存放在存储设备上的文件信息的查找。 5）实现文件共享。提供信息保护功能。 7.1 文件与文件系统 文件：是具有符号名而且在逻辑上具有完整意义的信息项的有序序列。 文件系统：文件与管理信息资源的程序集合称作文件系统。 从用户角度看：文件系统实现了对相关信息的按名存取。 从操作系统角度看：文件系统是对文件的存储空间进行组织、分配，负责文件的存储并对文件进行保护、检索的系统。 文件系统的特点 1）友好的用户接口； 2）用户透明性，实现文件按名存取； 3）文件可以被共享； 4）大容量存储介质保证文件系统可以存放大量信息。 7.1.1.2 文件的分类 1）按文件的所有者分类：系统文件、用户文件； 2）按文件的保存期限分类：临时文件、永久文件； 3）按文件的访问方式分类：只读文件、只写文件、读写文件； 4）按文件用途分类：普通文件、目录文件。 在UNIX系统中，将文件划分为3类，即普通文件、目录文件和特殊文件。 7.2 文件的组织 文件的组织又称文件的结构。 研究文件结构的两种观点： 用户观点：是指用户思维的抽象文件，也叫逻辑文件。其目的是为用户提供一种结构清晰、使用简便的逻辑组织，用户按此去存储、检索和加工文件信息。 系统观点：是指文件在物理存储介质上的实际文件，即物理文件。 文件系统的任务 在逻辑文件结构与相应的物理文件结构之间建立映像关系，实现两者之间的转换。 7.3.1 文件的逻辑组织 文件的逻辑组织是指呈现在用户面前的文件结构。 文件的逻辑组织可分为两种： 有结构的记录式文件 无结构的流式文件 7.3.1.2 记录式文件 从逻辑上讲，记录式文件是一组连续顺序的记录的集合。 记录的长度是指一个记录中包含的字节个数，可分为两类： 定长纪录和变长记录 7.3.1.1 流式文件 流式文件是相关的有序字符的集合，或是一组有一定意义的字符流。 文件长度就是文件包含的字符个数。 Unix文件的逻辑结构就是采用流式文件结构。 7.3.1 文件的物理组织 文件的物理组织是指文件在物理存储介质上存放方法。 在文件系统中，文件的存储设备通常划分为若干个大小相等的物理块，把文件信息也划分成同样大小的逻辑块。 7.3.2.1 顺序结构 若一个逻辑文件的信息存放在存储器的相邻物理块中，则称该文件为顺序结构。 给定逻辑块号a，记录长度为1，物理块大小为s，则对应块号计算为： b=1*a / s 优缺点 优点：顺序结构不需要额外的空间开销，只要在目录中指出起始块号和文件长度，就可以对文件进行访问。 缺点: 1）文件不能动态增长； 2）一开始就提出文件长度要求，而要求用户预先提出文件长度是不太容易的。 3）一次要求比较大的存储空间，不易分配。如果外存上只有许多小的自由空间，虽然总容量大于文件的要求，但由于不连续，这些空间不可用。 因此顺序结构文件常用于长度固定的系统文件，而不适合存放用户文件、数据库文件等经常被修改的文件。 7.3.2.2 链接结构 链接结构用非连续的物理块存放文件信息，块与块之间用连接指针连接，从而组成一个串联队列。 显然，使用链接结构，不必在文件说明信息中指出文件的长度，只需指明该文件的第一个物理块号就行了。 优缺点 优点： 1）提高了磁盘空间利用率，不存在外部碎片问题； 2）有利于文件插入和删除； 3）有利于文件动态扩充。 缺点： 1）存取速度慢，适宜顺序存取，不适于随机存取； 2）链接指针占用一定的空间。 7.3.2.2 索引结构 当一个文件很大，文件索引表也就很大，如果索引表的大小超过了一个物理块时，对索引表的处理方法：建立多重索引。 多重索引（间接索引） 优缺点 优点： 1）既能顺序存取，又能随机存取 2）满足了文件动态增长、插入删除的要求 3）能充分利用外存空间 缺点： 1）需要访问两次内存：索引表、具体物理块 2）索引表本身带来了系统开销 如：内外存空间，存取时间 7.2 文件的访问方式 文件的访问方式是指用户使用文件时按何种次序存取文件的各个信息项。 文件的访问方式由文件的性质和用户使用文件的情况决定。 按存取次序划分，访问方式包括： 1、顺序访问 2、直接访问（随机访问） 7.2.1 顺序访问 顺序访问就是按照文件的物理地址顺序访问。 记录式文件：它反映的是按记录的排列顺序来存取，如若当前读取的记录为Ri，则下一次