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操作系统原理教程 第七章 文件系统 本章教学内容 7.1 文件系统的概念? 7.2 文件的逻辑结构与存取方法? 7.3 文件的物理结构与存储设备 7.4 文件存储空间管理 7.5 文件目录管理 7.6 文件存取控制 7.7 文件的使用 7.8 文件系统的层次模型 本章教学目标 熟悉文件的概念、分类、文件的组织? 掌握磁盘的调度算法?? 熟悉文件目录的管理、文件的必威体育官网网址与保护方法 熟悉文件的使用 文件管理的主要任务 文件管理，即构成一个文件系统，负责管理在外存上存放的文件，并把对文件的存取、共享和保护等手段提供给操作系统和用户。 文件管理的主要目标是提高外存储空间的利用率。 它的主要任务是对用户文件和系统文件进行管理，方便用户使用，并保证文件的安全性。 7.1 文件系统的概念? 文件系统的引入 文件与文件系统的概念 文件的分类 文件系统的引入 透明存取是指不必了解文件存放的物理结构和查找方法等与存取介质有关的部分，只需给定一个代表某段程序或数据的文件名，文件系统就会自动地完成对与给定文件名相对应文件的有关操作。 文件系统把相应的程序和数据看作文件，并把它们存放在磁盘或磁带等大容量存储介质上，从而做到对程序和数据的透明存取。 文件系统的主要工作 (1)文件存储空间管理 (2)文件目录管理 (3)逻辑文件与物理文件的转换 (4)文件读写管理 (5)文件共享和安全的管理 (1)文件存储空间管理 存储管理的任务是为每个文件分配必要的外存空间，提高外存的利用率，并能有助于提高文件系统的工作速度。 由于文件存储设备是以块为单位进行管理的，因此，文件存储空间的管理实质上是一个空闲块的组织和管理问题，它包括空闲块的组织，空闲块的分配与空闲块的回收。 (2)文件目录管理 为实现文件的按名存取，每个文件首先应该具有一个文件名与之对应。 目录管理的任务是为每个文件建立目录项，并对众多的目录项加以组织，以实现方便的按名存取，实现文件的共享，提供快速的目录查询手段，提高文件的检索速度。 (3)逻辑文件与物理文件的转换 逻辑文件：规定用户直接使用的文件。 物理文件：存储介质上的文件。 用户使用文件时只要给出文件的名字和一些适当的说明信息，文件系统就能按照用户的要求把逻辑文件组织成物理文件存放到存储介质上，或者把存储介质上的物理文件转换成逻辑文件供用户使用。 文件系统还可根据需要更换文件存放的位置而对用户没有任何影响。 (4)文件读写管理 文件系统读写控制的主要任务： 一是，对于拥有读写和执行权限的用户，允许其对文件进行相应的操作。 二是，对于没有相应权限的用户，禁止他们对文件进行相应的操作。 三是，防止一个用户冒充其他用户对文件进行读写操作。 四是，防止拥有存取权限的用户误用文件。 (5)文件共享和安全的管理 文件共享是指不同的用户共同使用同一个文件。 文件的安全管理即文件的保护，是解决文件的非法操作的关键。 文件与文件系统的概念 (1)文件 文件是具有标识符（文件名）的一组相关信息的集合。标识符是用来标识文件的。不同的系统对标识符的规定有所不同。文件的确切定义有两种说法： 文件是具有标识符的相关字符流的集合。 文件是具有标识符的相关记录的集合。 文件与文件系统的概念 无结构文件：又称为字符流式文件，是由字符序列组成的文件，其文件内部不再划分记录，文件长度直接按字节来计算。如大量的源程序、 可执行文件、 库函数等都是无结构文件形式。 有结构文件 ：又称为记录式文件，它把文件内的信息划分为多个记录，用户以记录为单位来组织信息，即在逻辑上可被看成是一组连续顺序的记录的集合。 文件与文件系统的概念 (2)文件系统：是操作系统中负责存取和管理文件有关的软件和数据。它负责为用户建立文件，撤消、读写、修改和复制文件，还负责完成对文件的按名存取和进行存取控制。 特点： 友好的用户接口，用户只对文件进行操作，而不管文件结构和存放的物理位置。 对文件按名存取，对用户透明。 某些文件可以被多个用户或进程所共享。 文件系统大都使用磁盘、磁带和光盘等大容量存储器作为存储介质，因此，可存储大量信息。 4．文件类型 （1）按性质和用途分类 系统文件、用户文件、库文件 （2）按照文件的组织形式分类 普通文件、目录文件、特殊文件 （3）按文件的保护级别分类 可执行文件、只读文件、读写文件和不保护文件 （4）按文件的逻辑结构分类 有结构文件、无结构文件 （5）按文件的信息流向分类 输入文件、输出文件、输入/输出文件 7.2 文件的逻辑结构与存取方法? 7.2.1 逻辑结构 7.2.2 存取方法 文件逻辑结构的概念 文件的逻辑结构（File Logical Structure）是用户组织文件时可见的