【正文】 2022/2/16 第 6章 文件管理 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 四川師范大學(xué)：高 悅 翔 13880189009 文件管理 第六章 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 ? 長期保存信息 ? 可以共享信息 ?解決方法： ? 把信息以一種單元，即 文件 的形式存儲(chǔ)在磁盤或其他外部介質(zhì)上 ?文件是通過操作系統(tǒng)來管理的，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 文件管理 第六章 文件管理 ?文件管理的目的 ? 方便的文件訪問和控制 ：以符號(hào)名稱作為文件標(biāo)識(shí)，便于用戶使用 ? 并發(fā)文件訪問和控制 ：多道程系統(tǒng)中支持對(duì)文件的并發(fā)訪問和控制 ? 統(tǒng)一的用戶接口 ：在不同設(shè)備上提供同樣的接口，方便用戶操作和編程 ? 多種文件訪問權(quán)限 ：在多用戶系統(tǒng)中的不同用戶對(duì)同一文件會(huì)有不同的訪問權(quán)限 ? 優(yōu)化性能 ：存儲(chǔ)效率、檢索性能、讀寫性能 ? 差錯(cuò)恢復(fù) ：能夠驗(yàn)證文件的正確性，并具有一定的差錯(cuò)恢復(fù)能力 文件管理 第六章 文件管理 ?文件管理的功能 ? 1)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 ? 2)實(shí)現(xiàn)文件的按名存?。? 名字空間 → 存儲(chǔ)空間 ? 3)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 ? 4)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） ? 5)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 ? 6)提供與 I/O的統(tǒng)一接口 文件管理 文件和文件系統(tǒng) ? 文件系統(tǒng)的管理功能，是通過把它所管理的程序和數(shù)據(jù)組織成一系列文件的方法來實(shí)現(xiàn)的。 ? 文件是指具有文件名的若干元素的集合。元素通常是記錄，記錄又是一組有意義的數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合 ? 基于文件系統(tǒng)的概念，可以把數(shù)據(jù)組成分為數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄和文件三級(jí)。 文件管理 文件、記錄和數(shù)據(jù)項(xiàng) ?數(shù)據(jù)項(xiàng) ? 基本數(shù)據(jù)項(xiàng)：描述一個(gè)對(duì)象的某種屬性的字符集，是數(shù)據(jù)組織中可以命名的最小邏輯數(shù)據(jù)單位， 即原子數(shù)據(jù)，又稱為數(shù)據(jù)元素或字段。它的命名往往與其屬性一致。例如，用于描述一個(gè)學(xué)生的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)有： 學(xué)號(hào)、 姓名、 年齡、 所在班級(jí)等。 ? 組合數(shù)據(jù)項(xiàng)。它是由若干個(gè)基本數(shù)據(jù)項(xiàng)組成的，簡稱組項(xiàng)。例如，經(jīng)理便是個(gè)組項(xiàng)，它由正經(jīng)理和副經(jīng)理兩個(gè)基本項(xiàng)組成。又如，工資也是個(gè)組項(xiàng)，它可由基本工資、工齡工資和獎(jiǎng)勵(lì)工資等基本項(xiàng)所組成。 文件管理 文件、記錄和數(shù)據(jù)項(xiàng) ?數(shù)據(jù)項(xiàng) ? 基本數(shù)據(jù)項(xiàng)除了數(shù)據(jù)名外，還應(yīng)有數(shù)據(jù)類型。 ? 基本項(xiàng)僅是描述某個(gè)對(duì)象的屬性，根據(jù)屬性的不同，需要用不同的數(shù)據(jù)類型來描述。例如，在描述學(xué)生的學(xué)號(hào)時(shí)，應(yīng)使用整數(shù)； 描述學(xué)生的姓名則應(yīng)使用字符串 (含漢字 )；描述性別時(shí)，可用邏輯變量或漢字。 ? 由數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字和類型兩者共同定義了一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的“型”。 而表征一個(gè)實(shí)體在數(shù)據(jù)項(xiàng)上的數(shù)據(jù)則稱為“值”。例如，學(xué)號(hào) /3021姓名 /王有年、性別 /男等。 文件管理 文件、記錄和數(shù)據(jù)項(xiàng) ?記錄 ? 記錄是一組相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合，用于描述一個(gè)對(duì)象在某方面的屬性。一個(gè)記錄應(yīng)包含哪些數(shù)據(jù)項(xiàng)，取決于需要描述對(duì)象的哪個(gè)方面。而一個(gè)對(duì)象，由于他所處的環(huán)境不同可把他作為不同的對(duì)象。 ? 例如，一個(gè)學(xué)生，當(dāng)把他作為班上的一名學(xué)生時(shí)與把學(xué)生作為一個(gè)醫(yī)療對(duì)象時(shí)不同的處理方式 ? 在諸多記錄中，為了唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)記錄，必須在一個(gè)記錄的各個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)中，確定出一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。把它們的集合稱為 關(guān)鍵字 。 文件管理 文件、記錄和數(shù)據(jù)項(xiàng) ?文件 ? 文件是指由創(chuàng)建者所定義的、 具有文件名的一組相關(guān)元素的集合，可分為有結(jié)構(gòu)文件和無結(jié)構(gòu)文件兩種。 ? 有結(jié)構(gòu)的文件中，文件由若干個(gè)相關(guān)記錄組成； ? 無結(jié)構(gòu)文件則被看成是一個(gè)字符流。 ? 文件在文件系統(tǒng)中是一個(gè)最大的數(shù)據(jù)單位，它描述了一個(gè)對(duì)象集。一個(gè)文件必須要有一個(gè)文件名。 文件管理 文件、記錄和數(shù)據(jù)項(xiàng) ?文件 ? 文件應(yīng)具有自己的屬性，包括： ? 文件類型。 ? 文件長度。 ? 文件的物理位置。 ? 文件的建立時(shí)間。 文件 記錄 1 記錄 2 … 記錄 n 數(shù)據(jù)項(xiàng) 1 數(shù)據(jù)項(xiàng) 2 … 數(shù)據(jù)項(xiàng) n 文件管理 文件類型和文件系統(tǒng)模型 ?文件的分類 ? 按文件性質(zhì)和用途分類 ? 系統(tǒng)文件： OS及有關(guān)系統(tǒng)程序的信息所組成的文件 ? 用戶文件：如源程序文件等 ? 庫文件：標(biāo)準(zhǔn)子程序及常用應(yīng)用程 序組成的文件，允許用戶使用但不能修改 ?按信息保存期限分類 ? 臨時(shí)文件；永久文件；檔案文件 文件管理 文件類型和文件系統(tǒng)模型 ?文件的分類 ? 按文件的保護(hù)方式分類 ? 只讀文件；讀寫文件；可執(zhí)行文件 ? 按文件的邏輯結(jié)構(gòu)分類 ? 流式文件（無結(jié)構(gòu)文件）；記錄式文件（有結(jié)構(gòu)文件） ? 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 文件管理 文件類型和文件系統(tǒng)模型 ?文件系統(tǒng)模型 ? 文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中以文件方式管理計(jì)算機(jī)軟件資源的軟件和被管理的文件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如目錄和索引表等）的集合。 文件系統(tǒng)接口 對(duì)對(duì)象操縱 和管理的軟 件集合 邏輯文件系統(tǒng) 基本 I/O管理程序（文件組織模塊） 基本文件系統(tǒng)（物理 I/O層） I/O控制層（設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序） 對(duì)象及其屬性 文件管理 文件類型和文件系統(tǒng)模型 ?文件系統(tǒng)模型 ? 文件管理系統(tǒng)管理的對(duì)象有： ? 文件 ： 作為文件管理的直接對(duì)象 ? 目錄 ： 方便用戶對(duì)文件的存取和檢索 ? 磁盤 (磁帶 )存儲(chǔ)空間 ： 文件和目錄必定占用存儲(chǔ)空間 ? 文件系統(tǒng)的接口 ? 命令接口 ：用戶與文件系統(tǒng)交互的接口。用戶可通過鍵盤終端鍵入命令，取得文件系統(tǒng)的服務(wù)。 ? 程序接口 ：用戶程序與文件系統(tǒng)的接口。用戶程序可通過系統(tǒng)調(diào)用來取得文件系統(tǒng)的服務(wù)。 文件管理 文件類型和文件系統(tǒng)模型 ?文件系統(tǒng)模型 ? 對(duì)對(duì)象操縱和管理的軟件集合 ： ? 這是文件管理系統(tǒng)的核心部分。包括： – 對(duì)文件存儲(chǔ)空間的管理 – 地址映射：對(duì)文件目錄的管理、用于將文件的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址的機(jī)制 – 對(duì)文件讀和寫的管理 – 對(duì)文件的共享與保護(hù) – …… 文件管理 文件操作 ? 最基本的文件操作 ? 創(chuàng)建文件 ? 刪除文件 ? 讀文件 ? 寫文件 ? 截?cái)辔募? ? 設(shè)置文件的讀 /寫位置。 文件管理 文件操作 ? 文件的“打開”和“關(guān)閉”操作 ? “打開”，是指系統(tǒng)將指名文件的屬性 (包括該文件在外存上的物理位置 )從外存拷貝到內(nèi)存打開文件表的一個(gè)表目中，并將該表目的編號(hào) (或稱為索引 )返回給用戶。 ? 當(dāng)用戶再要求對(duì)該文件進(jìn)行相應(yīng)的操作時(shí)，便可利用系統(tǒng)所返回的索引號(hào)向系統(tǒng)提出操作請(qǐng)求。系統(tǒng)這時(shí)便可直接利用該索引號(hào)到打開文件表中去查找，從而避免了對(duì)該文件的再次檢索。 ? 如果用戶已不再需要對(duì)該文件實(shí)施相應(yīng)的操作時(shí)，可利用“關(guān)閉”系統(tǒng)調(diào)用來關(guān)閉此文件， OS將會(huì)把該文件從打開文件表中的表目上刪除掉。 文件管理 文件操作 ? 其它文件操作 ? 為了方便用戶使用文件，通常， OS都提供了數(shù)條有關(guān)文件操作的系統(tǒng)調(diào)用，可將這些調(diào)用分成若干類： ? 最常用的一類是有關(guān)對(duì)文件屬性進(jìn)行操作的，即允許用戶直接設(shè)置和獲得文件的屬性 ? 另一類是有關(guān)目錄的，如創(chuàng)建一個(gè)目錄，刪除一個(gè)目錄，改變當(dāng)前目錄和工作目錄等；此外，還有用于實(shí)現(xiàn)文件共享的系統(tǒng)調(diào)用和用于對(duì)文件系統(tǒng)進(jìn)行操作的系統(tǒng)調(diào)用等。 文件管理 文件的邏輯結(jié)構(gòu) ? 文件組織：文件中記錄的邏輯結(jié)構(gòu)，由用戶訪問記錄的方式確定。 ? 文件的邏輯結(jié)構(gòu)：從用戶觀點(diǎn)出發(fā)，是用戶可以直接處理的數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)，獨(dú)立于文件的物理特性，又稱為文件組織 ? 文件的物理結(jié)構(gòu)：又稱為文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，文件在外存上的存儲(chǔ)組織形式。 存儲(chǔ)性能有關(guān)，與外存分配方式有關(guān) 文件管理 文件的邏輯結(jié)構(gòu) ? 文件邏輯結(jié)構(gòu)所提出的要求 : ? 首先是指提高檢索速度 ? 其次是便于修改 ? 第三是降低文件的存儲(chǔ)費(fèi)用 ? 5種基本組織： ? 堆 ? 順序文件 ? 索引順序文件 ? 索引文件 ? 直接或散列文件 文件管理 文件邏輯結(jié)構(gòu)的類型 ? 有結(jié)構(gòu)文件 : ? 定長記錄：文件中所有記錄的長度都是相同的。 ? 變長記錄：文件中各記錄的長度不相同。 ? 采用多種方式來組織這些記錄： ? 順序文件：由一系列記錄按某種順序排列所形成的文件。 ? 索引文件：記錄為可變長度。 ? 索引順序文件：上述兩種文件構(gòu)成方式的結(jié)合。它為文件建立一張索引表，為每一組記錄中的第一個(gè)記錄設(shè)置一個(gè)表項(xiàng)。 文件管理 文件邏輯結(jié)構(gòu)的類型 ? 無結(jié)構(gòu)文件 ： ? 大量的源程序、 可執(zhí)行文件、 庫函數(shù)等， 所采用的就是無結(jié)構(gòu)的文件形式，即流式文件。 ? 其長度以