操作系统(第2版)孟庆昌-牛欣源-编著--课件--第六章-文-件-系-统.pptVIP

操作系统讲义 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 6.6 管 道 文 件 6.7 文件系统的可靠性 6.1 概 述 6.1.1 文件及其分类 早期计算机系统，直接用物理地址存放信息。物理地址由设备名、磁道号、扇区号等构成。 基于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操作（打开、关闭、读、写）。操作按照文件存储格式进行操作。 流式文件： 文件由字节组成。 记录文件： 文件由记录组成。记录由信息项组成。 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。 UNIX下文件分类—— 特别文件、普通文件 特别文件分为字符特别文件和块特别文件。 普通文件分为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。又可称为文本文件。 二进制文件。 可执行二进制文件组成 文件头：表示可执行文件格式，各段的始址和长度 正文段： 数据段： 重定位位： 符号表：用于调试程序，由编译程序生成。 操作系统必须识别可执行文件的类型，才能正确执行。 6.1.4 文件存取方法 1．顺序存取方法 对定长记录文件， rpi+1= rpi + l 对变长记录文件， rpi+1= rpi + li li是第i个记录的长度，如图6-3所示。 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 6.1.5 文件结构 1．无结构文件：由一组相关信息组成的有序字符流，即流式文件。 2．有结构文件：称记录式文件。逻辑上可看成一组连续记录的集合，即文件是由若干相关记录组成，每个记录编码。 ① 定长记录文件 ② 变长记录文件。 3．树形文件：文件由一棵记录树构成，各个记录的长度可以不同。 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 6.3.1 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。这种文件控制块的有序集合称为文件目录。 文件控制块就是目录项。完全由目录项构成的文件称为目录文件。 目录文件由文件控制块构成 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