操作系统原理、设计及应用-刘乃琦-第五章文件系统.pptVIP

第五章 文件系统原理与应用 5.1 概述 5.1.1 文件概念与类型 1．文件：文件是一种具有符号名的、相关联元素的有序集合。 2. 用户按照信息的逻辑功能将文件分类存储以利于以后的使用。 3.文件是信息在磁盘上存储的基本逻辑单位。 4.文件名对于文件是非常重要的，它是文件系统和用户之间的联系纽带。用户利用文件名访问文件，没有文件名，用户则无法使用文件。 5.命名方式及相关规则因操作系统不同而不同。例如:文件名的长短. 设备文件的概念 由于对这类设备的I/O和对文件的读写操作相同，因此也被看着文件，通常称为设备文件 . 传输的信息均由一组顺序出现的字符序列组成，通常称为流设备 . 通常对设备文件的命名不同于普通文件，需要特别规定。 文件系统的概念 文件系统是指操作系统中的各类文件、管理文件的软件，以及管理文件所涉及到的数据结构等信息的集合。 目前，有少数文件系统从操作系统中分离出来，独立于操作系统存在，但绝大多数操作系统都包含文件管理系统部分。 2.文件的类型 按照不同的分类标准，可将文件大体分为以下几类。 （1） 按文件的物理组织结构分类 a) 连续文件 b) 链接文件 c) 索引文件 （2）按文件的保护级别分类 a）只读文件 b) 执行文件 c) 读/写文件 d) 不保护文件 （3）按文件的性质和用途分类 a) 系统文件 b) 用户文件 c) 库文件 （4）按文件中的数据形式分类 源文件 b) 目标文件 c) 可执行文件 （5）按文件结构化组织分类 按照文件的结构化组织分类，可以分为无结构的流文件和有结构文件。 流文件由一组顺序出现的字符序列组成。 有结构的文件中，文件由若干个相关记录组成； 记录——流转换功能：将结构化的记录“展开”成字节流，或将字节流转换成结构化的记录。 流——块转换功能：将流转换到一块中存储到磁盘，或将块转换成流。 记录－流转换它就是一个结构化的（或高级）文件系统。若一个操作系统只提供流—块转换功能，称它为低级的文件系统（流文件系统）。 结构化文件与流文件的联系 举例： windows和unix这种系统则把结构化留给应用程序。 Windows和UNIX提供了低级文件系统 。 IBM MVS实现了一个结构化的文件系统。 Macintosh提供了一些记录－流转换功能，它可以被称为高级文件系统。 （6）多媒体文件 多媒体文件是一种集成了数字、字符、格式化文本、可执行程序、图形、图像、声音等信息的高度结构化文件。 多媒体文件需要的存储空间比传统的数字字符文件大约要高出5倍以上。 一页格式化的文本文件大约需要0.5KB～1KB的存储空间，但同样尺寸的一页彩色图像大约需要10MB 存储空间。 支持多媒体文件的文件系统通常都要为应用程序提供大量的格式转换函数或多媒体文件访问例程 。 这种文件系统不仅要保存数据，而且还要保存大量的数据类型说明信息。 如何在内存与外存之间高效地传送多媒体数据等问题已向传统的文件存储机制提出了挑战 。 5.1.2 文件系统的设计目标、功能及实现 1.文件系统的设计目标 包括以下两个方面 ： （1）有效地组织管理文件 ——需要设计相应的管理数据结构来组织管理这些文件集，数据结构包括文件控制块、文件目录。为加快访问速度，需要相应有一套的缓存管理机制。 （2）提供方便的用户接口 ——文件系统会提供若干访问文件系统的系统调用或系统命令 ，用户能够方便有效地使用文件系统提供的功能 。 Windows的资源管理器就是一个最好的实例。 2.文件系统功能 从用户的角度来看：文件系统主要实现“按名存取”功能。用户只需要记住文件名，以及操作文件的各种命令即可，具体实现对用户透明。 从系统的角度来看：文件系统必须能够有效地管理文件的存储空间；管理文件目录；完成文件的读/写操作；实现文件共享与保护；为用户提供交互式命令接口和程序调用接口等功能。 3.文件系统的实现模型 （1）文件系统接口：命令、系统调用和图形窗口的文件系统访问功能。 （2）逻辑功能层：根据接口层所发下的文件访问需求，通过相关的文件控制块、文件目录、文件分配表等，获取访问存储介质的物理参数，形成相应的驱动命令，启动实施I/O处理。 （3）物理驱动层 ：将逻辑功能层所发下的命令转化为相应的驱动程序的动作，完成对文件物理存储设备的处理。 5.1.3 文件系统与数据库系统 文件系统与数据库管理系统有何区别与联系呢？ 1、数据库管理系统中定义的各种数据结构对文件系统透明，文件系统只处理无结构、无格式的字节流。 文件系统还需要向数据库管理系统提供“记录―流转换” 接口 。 数据库系统严格依赖文件系统，那么该数据库管理系统的性