取方式文件目錄文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)文件的使用文件系統(tǒng)的可靠(已修改)
2024-10-27 20:58 本頁(yè)面
【正文】 ? 概述 ? 文件的結(jié)構(gòu)和存取方式 ? 文件目錄 ? 文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) ? 文件的使用 ? 文件系統(tǒng)的可靠性和安全性 ? 文件系統(tǒng)的性能問(wèn)題 文件管理 所有的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序都要： 存儲(chǔ)信息，檢索信息 三個(gè)基本要求： 能夠存儲(chǔ)大量的信息 長(zhǎng)期保存信息 可以共享信息 一、概述 解決方法：把信息以一種單元，即文件的形式存儲(chǔ)在磁盤(pán)或其他外部介質(zhì)上 文件是通過(guò)操作系統(tǒng)來(lái)管理的，包括： 文件的結(jié)構(gòu)，命名，存取，使用，保護(hù)和實(shí)現(xiàn)方法 （ 1）文件 一組帶標(biāo)識(shí)的在邏輯上有完整意義的信息項(xiàng)的序列，這個(gè)標(biāo)識(shí)為文件名 信息項(xiàng)：構(gòu)成文件內(nèi)容的基本單位 長(zhǎng)度：?jiǎn)蝹€(gè)字節(jié)，或多個(gè)字節(jié) 文件內(nèi)容的意義：由文件的建立者和使用者解釋 1. 文件與文件系統(tǒng) （ 2）文件系統(tǒng) 是操作系統(tǒng)中統(tǒng)一管理信息資源的一種軟件，管理文件的存儲(chǔ)、檢索、更新，提供安全可靠的共享和保護(hù)手段，并且方便用戶使用 （ 3）文件命名 給出文件命名規(guī)則： 長(zhǎng)度，數(shù)字和特殊字符，大小寫(xiě)區(qū)分，支持文件擴(kuò)展名（一個(gè)或多個(gè)） （ 4）功能 ? 統(tǒng)一管理文件的存儲(chǔ)空間，實(shí)施存儲(chǔ)空間的分配與回收 ? 實(shí)現(xiàn)文件的按名存取 名字空間 映射 存儲(chǔ)空間 ? 實(shí)現(xiàn)文件信息的共享，并提供文件的保護(hù)和保密措施 ? 向用戶提供一個(gè)方便使用的接口（提供對(duì)文件系統(tǒng)操作命令，以及提供對(duì)文件的操作命令：信息存取、加工等） ? 系統(tǒng)維護(hù)及向用戶提供有關(guān)信息 ? 文件系統(tǒng)的執(zhí)行效率 文件系統(tǒng)在操作系統(tǒng)接口中占的比例最大，用戶使用操作系統(tǒng)的感覺(jué)在很大程度上取決于對(duì)文件系統(tǒng)的使用效果 ? 提供與 I/O的統(tǒng)一接口 （ 1）按文件性質(zhì)和用途分類 系統(tǒng)文件： 有關(guān) OS及有關(guān)系統(tǒng)所組成文件 用戶文件： 庫(kù)文件：標(biāo)準(zhǔn)子程序及常用應(yīng)用程序組成文件，允許用戶使用但不能修改 （ 2）按信息保存期限分類 臨時(shí)文件；永久文件；檔案文件 （ 3）按文件的保護(hù)方式分類 只讀文件；讀寫(xiě)文件；可執(zhí)行文件 （ 4）按文件的邏輯結(jié)構(gòu)分類 流式文件；記錄式文件 （ 5）按文件的物理結(jié)構(gòu)分類 順序（連續(xù)）文件；鏈接文件；索引文件 （ 6） UNIX系統(tǒng)將文件分為三類 普通文件；目錄文件；特殊文件（設(shè)備文件，把外部設(shè)備也看作文件） 普通文件 (regular) 包含的是用戶的信息，一般為 ASCII或二進(jìn)制文件 目錄文件 (directory) 管理文件系統(tǒng)的系統(tǒng)文件 特殊文件 (special file) 字符設(shè)備文件：和輸入輸出有關(guān)，用于模仿串行 I/O設(shè)備，例如終端，打印機(jī)，網(wǎng)絡(luò)等 塊設(shè)備文件：模仿磁盤(pán) 從用戶角度看文件，研究文件的組織形式 二、 文件的結(jié)構(gòu)及文件存取方式 一條記錄 一個(gè)字節(jié) 字節(jié)序列 記錄序列 樹(shù) （ 1）流式文件：構(gòu)成文件的基本單位是字符，文件是有邏輯意義的、無(wú)結(jié)構(gòu)的一串字符的集合。 文件：一個(gè)無(wú)結(jié)構(gòu)字節(jié)序列 好處：提供很大的靈活性 （ 2）記錄文件：文件是由若干個(gè)記錄組成，每個(gè)記錄有一個(gè)鍵，可按鍵進(jìn)行查找。記錄式文件是有結(jié)構(gòu)的文件。 文件：一個(gè)固定長(zhǎng)度記錄的序列，每條記錄有其內(nèi)部結(jié)構(gòu) 磁盤(pán)，磁帶，光盤(pán) （ 1）物理塊 (塊 ) 在文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)設(shè)備常常劃分為若干大小相等的物理塊。同時(shí)也將文件信息劃分成相同大小的邏輯塊（塊），所有塊統(tǒng)一編號(hào) 以塊為單位進(jìn)行信息的存儲(chǔ)、傳輸、分配 （ 2）磁帶 永久保存大容量數(shù)據(jù) 順序存取設(shè)備： 前面的物理塊被存取訪問(wèn)之后， 才能存取后續(xù)的物理塊的內(nèi)容 存取速度較慢，主要用于后備存儲(chǔ)， 或存儲(chǔ)不經(jīng)常用的信息，或用于 傳遞數(shù)據(jù)的介質(zhì) 第 i塊 間隙 第 i+1塊 （ 3）磁盤(pán) 直接（隨機(jī)）存取設(shè)備： 存取磁盤(pán)上任一物理塊的時(shí)間不依賴于該物理塊所處的位置 磁道 扇區(qū) 柱面 扇區(qū) 磁臂 磁頭 信息記錄在磁道上，多個(gè)盤(pán)片，正反兩面都用來(lái)記錄信息，每面一個(gè)磁頭 所有盤(pán)面中處于同一磁道號(hào)上的所有磁道組成一個(gè)柱面 物理地址形式： 磁頭號(hào)（盤(pán)面號(hào)） 磁道號(hào)（柱面號(hào)） 扇區(qū)號(hào) 磁盤(pán)系統(tǒng)由磁盤(pán)本身和驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備組成，實(shí)際存取讀寫(xiě)的動(dòng)作過(guò)程是由磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備按照主機(jī)要求完成的 一次訪盤(pán)請(qǐng)求： 讀 /寫(xiě)，磁盤(pán)地址（設(shè)備號(hào)，柱面號(hào)，磁頭號(hào)，扇區(qū)號(hào)），內(nèi)存地址（源 /目） 完成過(guò)程由三個(gè)動(dòng)作組成： 尋道（時(shí)間）：磁頭移動(dòng)定位到指定磁道 旋轉(zhuǎn)延遲（時(shí)間）：等待指定扇區(qū)從磁頭下旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò) 數(shù)據(jù)傳輸（時(shí)間）：數(shù)據(jù)在磁盤(pán)與內(nèi)存之間的實(shí)際傳輸 硬盤(pán)又分為兩種： 固定頭磁盤(pán)：每個(gè)磁道設(shè)置一個(gè)磁頭，變換磁道時(shí)不需要磁頭的機(jī)械移動(dòng)，速度快但成本高 移動(dòng)頭磁盤(pán)：一個(gè)盤(pán)面只有一個(gè)磁頭，變換磁道時(shí)需要移動(dòng)磁頭，速度慢但成本低 （ 4）光盤(pán) 光盤(pán)容量大，速度快，價(jià)格便宜，但一般不可寫(xiě) 可讀寫(xiě)光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器價(jià)格貴，寫(xiě)過(guò)程很麻煩 光盤(pán)的空間結(jié)構(gòu)與磁盤(pán)類似 （ 5）外存的特點(diǎn) 容量大，斷電后仍可保存信息，速度較慢，成本較低 由兩部分組成：驅(qū)動(dòng)部分 +存儲(chǔ)介質(zhì) 種類很多 外存空間組織與地址與存取方式非常復(fù)雜 I/O過(guò)程方式非常復(fù)雜 （ 6）用戶對(duì)外存的要求 用戶對(duì)外存的使用：讀寫(xiě)外存數(shù)據(jù) 用戶對(duì)外存的要求：方便、效率、安全 ? 在讀寫(xiě)外存時(shí)不涉及硬件細(xì)節(jié)，使用邏輯地址和邏輯操作 ? 存取速度盡可能快，容量大且空間利用率高 ? 外存上存放的信息安全可靠，防止來(lái)自硬件的故障和他人的侵權(quán) ? 可以方便地共享，動(dòng)態(tài)擴(kuò)縮，攜帶拆卸，了解存儲(chǔ)情況和使用情況 ? 以盡可能小的代價(jià)完成上述要求 是從系統(tǒng)的角度來(lái)看文件，從文件在物理介質(zhì)上的存放方式來(lái)研究文件 （ 1）連續(xù)結(jié)構(gòu)（順序） 文
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