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操作系统Operating Systems 操作系统课程组 南京邮电大学 第7章 文件系统 7.1 文件系统的基本概念 7.1.1 文件、记录和数据项 7.1.2 文件类型 7.1.3 文件系统模型 7.1.1 文件、记录和数据项 基于文件系统的概念可将数据的组成分为数据项、记录和文件三级。 1．数据项 数据项是描述一个实体某种属性的字符集。数据项是数据组织中可以命名的最小单位，即原子数据，又称为数据元素或字段。 2．记录 记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个实体在某个方面的属性。一个记录应包含哪些数据项，与其所描述的实体有关。 在诸多记录中，为了能惟一标识一个记录，必须在一个记录的各个数据项中确定出一个或多个数据项，称之为关键字。换而言之，关键字能惟一标识一个记录的数据项。 3．文件 文件是具有文件名的一组相关信息的集合。文件在文件系统中是一个最大的数据单位，它描述了一个实体集。 除了文件名外，文件还具有以下一些其他的属性。 ① 文件类型。可以从不同的角度来规定文件的类型，如源文件、目标文件和可执行文件等。 ② 文件长度。指文件的当前长度，也可能是最大允许长度。文件长度的单位可以是字节、字或块。 ③ 文件的物理位置。它通常是用于指示文件在哪一个设备上，以及在该设备的哪个位置。 ④ 文件的保护属性。如可读、可写、可执行、可更新、可删除等，可改变保护、以及档案属性。 ⑤ 文件的管理属性：如文件创建时间、最后存取时间、最后修改时间等。 7.1.2 文件类型 ① 按文件用途分类。根据用途的不同，可以将文件分为系统文件、库文件和用户文件。 ② 按存取属性分类。根据文件系统提供的文件保护级别，可把文件分成只读文件、读写文件和只执行文件。 ③ 按信息流向分类。按信息流向可分成输入文件、输出文件和输入输出文件。 ④ 按存放时限分类。按存放时限可分成临时文件、永久文件、档案文件。 7.1.3 文件系统模型 文件系统模型可以划分为3个层次，其最低层是对象及其属性，中间层是对对象进行操纵和管理的软件的集合，最高层是文件系统提供给用户的接口。 1．文件及其属性 文件管理系统的对象主要包括文件、目录和磁盘空间。文件是文件管理的直接对象。 2．对对象操纵和管理的软件集合 这部分是文件系统的核心部分，文件系统的功能大多是在这一层实现。 3．文件系统的接口 ① 命令接口。命令接口是用户与文件系统交互的接口，用户可通过键盘终端键入命令，取得文件系统的服务。 ② 程序接口。程序接口作为用户程序与文件系统的接口，用户程序可通过系统调用来取得文件系统的服务。 ③ 图形接口。 7.2 文件的逻辑结构与存取方法 7.2.1 文件的逻辑结构 7.2.2 文件的存取方法 7.2.1 文件的逻辑结构 由相关数据项构成的记录称为逻辑记录，它是用户可见并直接处理的数据结构，它独立于文件的物理特性。但是，文件的物理结构会影响到数据的逻辑结构和采用的存取方法。由逻辑记录构成的文件称为逻辑文件。 逻辑文件从结构上分可分为两类：无结构的流式文件和有结构的记录式文件。 1．流式文件 流式文件指文件内的数据是依次存放的一串信息集合。流式文件可以看成是无结构的文件，也可以看成只有一个记录的记录式文件。 2．记录式文件 记录式文件由若干个记录组成。记录式文件在信息管理领域显得十分方便。文件中的记录可以是顺序的，也可能是不存在相互关系。记录式文件中的记录长度可以是相等的，也可以是不等的。 ① 定长记录。文件中所有记录的长度都是相同的，所有记录中的各个数据项，都处在记录中相同位置，且具有相同的长度。对于定长的记录的处理方便，开销小，效率较高。 ② 变长记录。文件中各记录的长度不相同。变长记录文件由于记录长度是变化的，直接存取时要依次加上从起始地址开始各个记录的长度来取得记录的逻辑地址，因此效率很低。 7.2.2 文件的存取方法 从用户的角度来看，用户关心的是数据的逻辑结构，逻辑结构是独立于物理环境的。从系统的角度来看，数据则被文件系统按照某种规则排列和存放到物理存储介质上的。 常见的存取方法有顺序存取、直接存取和索引存取。 1．顺序存取 顺序存取是指在存取文件时严格按照记录的排列顺序依次存取。文件中的记录按照某种顺序存放，给每个记录编上0，1，2，…，n-1，称为记录号。在读取文件时，必须按照从小到大的顺序进行。每次打开文件时，文件记录读指针指向记录号为0的记录，每次读写后，文件记录写指针总指向下一个记录的存放位置。顺序存取主要用于磁带文件，但也适用于磁盘上的顺序文件。早期的操作系统只有顺序存取。 2．直接存取 直接存取又称为存随机取，用户可以按照任意次序直接存取某个记录。用户可以根据记录的编