第六章-文件系统-选修.ppt

第6章 文 件 系 统 所有计算应用程序运行期间、运行后都需要存储和检索信息。 多道程序设计系统长期存储信息需要具备以下三个基本条件： 能够存储大量的信息。 运行的程序可以随时存取。 多个进程并发共享数据。 信息永久存储的解决方案 计算机系统对这一需求的解决方案是： 信息构建成单元形式——文件（file），实现文件的存储，访问，创建，删除。 操作系统负责管理文件，实现文件的构造，命名，存取，使用，保护。实现该功能的程序称为文件系统（FILE SYSTEM）。 从两个角度讨论文件系统功能 用户的角度：用户怎样使用文件——文件组成；文件命名；文件保护；文件操作；目录操作。——用户接口 设计者角度：操作系统怎样存储文件、目录，管理磁盘空间；确保文件系统的可靠性和工作效率。——内部数据结构和模块功能实现 内容提要 6.1 概 述 6.2 文件系统的功能和结构 6.3 目录结构和目录查询 6.4 文件和目录操作 6.5 文件系统的实现 6.1 概 述 用户关心存取方便可靠信息的逻辑结构。操作系统引入文件和文件系统。 1．文件：存放在外存，作为一个独立单位存放和实施操作（打开、关闭、读、写）。 文件操作须明确文件的基本结构。 流式文件： 文件由字节组成，UNIX操作系统、MS-DOS系统采用这种文件形式。 记录文件： 文件由记录组成。记录则是由一组相关信息项组成。例如每个学生的登记表可视为一个记录，它包括学生姓名，出生年月，性别，籍贯等信息项。所有学生登记表组成一个学生文件。 特别文件和普通文件 特别文件:字符特别文件和块特别文件。 普通文件:ASCII文件和二进制文件。 ASCII文件由ASCII字符组成，每个正文行以回车符或换行符终止，各行长度可以不同。ASCII文件又称文本文件。 二进制文件。 文件存取方法 1．顺序存取方法 2．随机存取方法 随机存取文件方式允许以任意顺序读取文件中的字节或记录。 3．索引表方式 6.2 文件系统的功能和结构 6.2.1 文件系统的功能 6.2.2 文件系统的结构 6.2.1 文件系统的功能 操作系统中负责操纵和管理文件的一整套程序机制。文件系统应具备以下五种功能： ① 文件管理 ② 目录管理 ③ 文件存储空间管理 ④ 文件的共享和保护 ⑤ 提供方便的用户接口 6.2.2 文件系统的结构 用户应用程序文件系统接口 逻辑文件系统管理元数据信息。 文件组织模块把文件的逻辑块地址转换成物理块地址，传送给基本文件系统。 基本文件系统向相应的设备驱动程序发出通用命令。 设备驱动程序和中断处理程序，实现内存和磁盘系统间的信息传送。 硬件层 6.3 目录结构和目录查询 6.3.1 文件控制块和文件目录 6.3.2 单级目录结构 6.3.3 二级目录结构 6.3.4 树形目录结构 6.3.5 非循环图目录结构 文件控制块和文件目录 1．文件控制块 文件系统为每个文件唯一设置一个文件控制块 文件控制块的内容 文件名，文件号，用户名，文件地址，文件长度，文件类型，文件属性，共享计数，文件的建立日期，保存期限，最后修改日期，最后访问日期，口令，文件逻辑结构，文件物理结构等。 2．文件目录 为了加快文件检索，将文件控制块集中管理。文件控制块有序集合称为文件目录。由目录项构成的文件称为目录文件。 6.3.2 单级目录结构 全部文件都登记在同一目录中 优缺点 优点 简单 能够实现按名存取 缺点 查找速度慢 不允许重名 不便于共享 6.3.3 二级目录结构 优缺点 优点 不同用户可有相同的文件名 提高了检索目录的速度 不同用户可用不同的文件名访问系统中同一文件 缺点 仍不利于文件共享 6.3.4 树形目录结构 1．树形目录 从根目录开始，一层层扩展，形成一个树形层次结构，每个目录的直接上级目录称做该目录的父目录，直接下级目录称做子目录。 6.3.5 非循环图目录结构 允许一个文件或目录记录在多个父目录中，不构成环路。叫做文件链接（Link）。 目录查询方法 1．线性检索法 针对unix操作系统I节点目录管理方式 举例说明根据UNIX文件目录，查找/USR/AST/mbox文件的过程 根目录文件，查USR文件名，得到USR的I节点 据USRI节点，查得USR目录文件 据USR目录文件，查得AST文件名，得到AST的I节点 据ASTI节点，查得AST目录文件 据AST目录文件，查文件名mbox，得文件mbox 的I节点 据文件mbox的I节点：得到该文件磁盘物理块号，完成读写文件操作 6.4 文件和目录操作 6.4