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操作系统Operating System 兰州大学信息科学与工程学院 School of Information Science Engineering Lanzhou University Autumn 2009 第六章 文件系统 6.1 文件和文件系统 文件管理的目的 文件系统的基本概念 文件系统的结构和功能元素 文件的操作 文件管理的目的 方便的文件访问和控制 并发文件访问和控制 统一的用户接口 多种文件访问权限 优化性能 差错恢复 文件系统的基本概念 数据项 field 记录 文件 文件系统 文件类型 1. 数据项 field 基本数据项：是数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位 组合数据项：由若干个基本数据项组合而成 类型和长度属性 2.记录 一组相关数据项的集合，描述对象某方面的属性 关键字：唯一能标识一个记录的数据项 Example: employee record 3. 文件 文件是具有符号名的一组相关元素的集合。文件名是文件的标识符号。 文件包括两部分： 文件体 有结构/无结构 文件属性 文件是文件系统中最大的数据单位 4. 文件系统 文件系统是操作系统中管理文件的机构，提供文件存储和访问功能。 5. 文件类型 按用途分类 系统文件/用户文件/库文件 按文件中数据的形式分类 源文件 目标文件 可执行文件 按存取控制属性分类 只执行文件/只读文件/读写文件 按文件的逻辑结构分类 流式文件； 记录式文件 按信息保存期限分类 临时文件；永久文件；档案文件 按文件的物理结构分类 顺序（连续）文件；链接文件；索引文件 文件系统的结构和功能元素 设备驱动程序 位于文件系统的最底层 直接与外围设备通信 负责启动一个设备上的I/O 操作 继续处理I/O 请求的完成 基本文件系统 物理 I/O 处理与磁盘或磁带等系统数据块的交换 关注数据块在辅存中的位置，关注数据块在主存缓冲区中的位置 不知道文件所涉及的数据或结构的内容 基本I/O管理程序 负责文件I/O 的开始和终止 维护一些结构来控制设备的I/O 、调度和文件的状态 根据文件来选择执行文件I/O操作的设备 参与对磁盘等访问的调度，以优化性能 I/O缓冲区的指定和辅存的分配 逻辑 I/O 使得用户和应用程序可以访问到记录 必须处理文件记录 提供通用的记录I/O 操作的能力 维护有关文件的基本数据 访问方法层 应用程序和文件系统以及设备间的接口 反映出不同的文件结构 反映出存取和处理文件数据的不同方式 文件管理的服务功能元素 文件访问 目录管理 文件结构管理 访问控制 限额(quota) 审计(auditing) 文件系统的实现功能元素 文件的分块存储：与外存的存储块相配合 I/O缓冲和调度：性能优化 文件定位：在外存上查找文件的各个存储块 外存存储空间管理：如分配和释放。主要针对可改写的外存如磁盘。 外存设备访问和控制：包括由设备驱动程序支持的各种基本文件系统如硬盘，软盘，CD-ROM等 文件操作 创建文件：create(文件名，访问权限…) 删除文件:delete(文件名) 读文件:read(文件名,(文件内位置),要读的长度，内存目的地址) 写文件: write(文件名,(文件内位置),要写的长度，内存源地址) 打开文件:open(文件路径名，打开方式) 关闭文件:close(文件路径名) 指针定位：seek（fd,新指针的位置） 截断文件 复制文件 修改访问权限 目录的操作 6.2 文件的组织(file organization) 文件组织讨论文件的内部逻辑结构，主要考虑因素是文件存储性能和访问性能。 文件的组织 文件的组织类型 文件的组织 文件的组织是指从用户观点出发讨论文件内部的逻辑结构或用户访问模式；它可以独立于在外存上的物理存储 文件逻辑结构的设计要求： 访问性能：便于检索；便于修改 存储性能：向物理存储转换方便，节省空间 文件的不同组织层次：域、记录、文件 文件的组织类型 1. 无结构文件 文件体为字节流，不划分记录 顺序访问，每次读写访问可以指定任意数据长度 当前操作系统中常用的文件组织。 2. 累积文件(pile) 文件体为无结构记录序列，通过特定分隔符来划分记录，各记录大小和组成可变。 新记录总是添加到文件末尾。 如日志log，或电子邮件的邮箱文件(mailbox)。 检索必须从头开始，穷举有哪些信誉好的足球投注网站。 3. 顺序文件(sequential file) 文件体为大小相同的排序记录序列。 它由一个主文件和一个临时文件组成。 记录大小相同，按某个关键字域(key field)排序，存放在主文件(master file)中。 新记录暂时保存在日志或事务文件(log file or transaction fi