操作系统(文件系统)知识点介绍.pptVIP

第7章 文件系统 主要内容：文件的概念，文件结构和存取方法，文件目录结构，文件访问系统调用，文件存储空间布局与管理，文件保护，文件系统的基本模型。 重点：文件的概念，文件的逻辑结构、物理结构。 难点：存取方法，文件目录及其组织结构。 7.1 文件结构7.1.1 文件概念 文件是由创建者所定义的一组相关的信息集合，这些信息包括程序和数据。 文件的主要属性包括： 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。 文件的访问方式 顺序访问 程序依次访问文件中的信息，操作系统自动记录文件访问的当前位置。磁带、磁盘可采用这种方式。 直接（随机）访问 程序读/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将逻辑地址转换成物理地址并访问之。磁盘访问模式。 7.1.3 文件的物理存储 文件存储器的物理特性 磁带 顺序访问设备→要求文件顺序存放于磁带上。 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。 光盘 定位速度快，可直接访问，但往往是一次性写入，不可删除和重写文件。一般是连续地存放。 物理记录与逻辑记录的关系 对直接访问设备等分成物理块，称为物理记录，利于空间的分配/释放和读/写。 需实现逻辑记录到物理记录的映射。 文件的物理组织方法 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）。 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。 7.1.4 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）：是一张用于存放文件的标识、定位、说明和控制等信息的表格。 文件控制块（FCB）的主要内容： 文件名； 用户名； 存放方式：顺序结构，索引结构 物理位置：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； 共享说明（UNIX中是与操作限制一起说明）。 7.2 文件目录结构 文件目录：是一种数据结构，用于表示系统中的文件及其物理地址，供检索时使用。 对目录管理的要求： 1）操作系统实现对文件信息的“按名存取” ； 2）能提高对目录的检索速度，方便灵活地存取信息； 3）允许文件重名； 4）便于文件共享和必威体育官网网址。 方法：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。 一级目录通常按卷（可理解为一盘磁带，一个逻辑磁盘）构造，即把一卷中的全部文件形成一级目录表，保存在该卷的固定区域，使用时先将目录表读到内存。 优点：简单，实现容易，能实现“按名存取”。 缺点： 1）当系统中的文件数很多时，则查找时间长； 2）易发生重名问题； 3）不便于实现文件共享。 7.2.2 二级目录结构 7.2.3 树形目录结构 7.2.4 无环图目录结构 7.3 文件存储器空间布局与管理 1.文件存储器空间的划分与初始化 文件存储于文件卷中，文件卷可以是一个物理盘，也可以是一个物理盘的一部分，一个支持超大型文件的文件卷也可以由多个物理盘组成。参见下图： 2.文件存储器空间管理 文件区和目录区自由空间表示（将盘空间等分成物理块）： 位向量（bitmap表）。某一柱面中的扇区按约定方法顺序编号，每一物理块由bitmap表中的一位表示，1表示占用，0表示空闲。 空闲块链表。将所有空闲块线性链接或成组链接。查找效率低。 作业 P193 7.6 文件的打开与关闭 OPEN系统调用处理过程： 检查参数，获得文件名（路径名）； 按名查找文件目录结构，找到文件的FCB； 将FCB拷贝入内存，存入内存活跃文件目录表中； 建立一张本次打开的文件读写状态信息表，将当前访问指针指向文件首部； 将文件读写状态信息表的地址存于进程PCB中的资源描述区的“打开文件表”中，返回其索引号fd 作为本次调用的返回值。 PCB 活跃文件目录表 读写状态信息表 打开文件表 打开文件表、文件读写状态信息表、活跃文件目录表的关系如图所示。 内存 fd CLOSE系统调用管理过程： 检查参数，获得fd； 按fd在PCB中的“打开文件表”中得到文件读写状态信息表的指针，释放文件读写状态信息表，如果活动文件目录表中FCB不再使用，则释放该FCB所占的空间。 文件的读写 读写参数包括： fd； 起始逻辑地址（默认时即当前访问地址，一般存于读写状态信息表）； 长度； 读写信息用户区地址。 文件的读写 Read/Write系统调用大致处理过程如下： 核实参数，按fd获得文件读写状态信息表，获得活跃文件目录表中