【正文】 2 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 文件和文件系統(tǒng) ? 任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都需存儲檢索信息 ? 早期計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中 ， 直接用 物理地址 存放信息 。 ?要求用戶指出并 記住具體的信息存放位置 ?在多用戶的環(huán)境中幾乎不可能實(shí)現(xiàn) 。 ?把信息以某種單元 ， 也就所謂 “ 文件 ” 的形式存儲在存儲介質(zhì)上 。 ?處理文件的 操作系統(tǒng)部分稱為 文件系統(tǒng) 。 4 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 文件系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) ? 使用方便，靈活，用戶 按名存取 ? 安全可靠， 保護(hù)系統(tǒng)和用戶 ? 提供保密與共享 UNIX文件系統(tǒng)特點(diǎn) ?分層 “ 倒樹 ” 型文件系統(tǒng) ?每一用戶可以是樹的一個分支，分支獨(dú)立，可以與別的“葉”重名 ?“ 樹根 ” 是所有用戶有用的工具性程序 5 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 文件系統(tǒng)必須解決的問題 ? 如何有效地分配文件存儲器的存儲空間 ? 提供合適的存取方法 ? 命名的沖突和文件的共享 6 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 理想文件系統(tǒng)的特征 ? 有效地分配文件存儲器的存儲空間 ? 文件結(jié)構(gòu)和存取的靈活性和多樣性 ? 具有對用戶來說盡可能是透明的機(jī)制 ? 盡可能達(dá)到文件存儲裝置的獨(dú)立性 ? 存儲在文件中的信息的安全 ? 能方便的共享公用的文件 ? 有效地實(shí)現(xiàn)各種文件操作的命令 7 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 一 文件 文件的定義 文件 是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中 信息存放的一種組織形式 ， 它是一種抽象的機(jī)制 ， 目前尚無嚴(yán)格的定義 ， 下面給出兩種有代表性的解釋 : ? 文件是賦名的信息 (數(shù)據(jù) )項(xiàng)的集合 。 信息項(xiàng) 信息項(xiàng) ……... 信息項(xiàng) ……... 信息項(xiàng) 編號： 0 1 …… i …… n 1 讀寫指針 8 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 兩種文件形式： ? 文件是由 字節(jié) 組成 ， 這是一種無結(jié)構(gòu)的文件 ，或稱流式文件 。 ? 文件是由 記錄 組成 。 ?例如每個學(xué)生的登記表可視為一個記錄 ， 它包括學(xué)生姓名 ， 出生年月 ， 性別 ， 籍貫等信息項(xiàng) 。 9 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中 ， 為方便用戶 ，把 設(shè)備 也作為文件來統(tǒng)一管理 ， 從某種意義上說已拓寬了文件的含義 。 文件名是一個字符串。 ? 庫文件 ：指系統(tǒng)為用戶提供的各種標(biāo)準(zhǔn)函數(shù) ，標(biāo)準(zhǔn)過程和實(shí)用程序等 。 ? 用戶文件 : 由用戶的信息組成的文件，如源程序文件，數(shù)據(jù)文件等。 12 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) （ 2） 從按文件的操作保護(hù)分類 ? 只讀文件 : 只允許進(jìn)行讀操作 。 ? 可執(zhí)行文件 : 允許合法用戶執(zhí)行 。 由源程序和數(shù)據(jù)構(gòu)成的文件。經(jīng)過編譯但尚未鏈接的目標(biāo)代碼所形成的文件。 ? 可執(zhí)行文件。 14 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) （ 4） 按文件的性質(zhì)分類 ? 普通文件 : 指一般的用戶文件和系統(tǒng)文件 。 ? 特別文件 : 有的系統(tǒng)把設(shè)備作為文件統(tǒng)一管理和使用 ， 并為區(qū)別起見 ， 把設(shè)備稱為特別文件 。 17 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 文件系統(tǒng)提供給用戶的接口 對對象進(jìn)行操縱和管理的軟件集合 * 對象及其屬性說明 文件系統(tǒng)的模型分為三個層次： 用戶程序 18 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 對象及其屬性說明 ? 文件：各種不同類型的文件是文件管理的直接對象。目錄中包含文件名、對文件屬性的說明。 19 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 對對象操縱和管理的軟件集合 文件系統(tǒng)的 核心 部分，主要功能： ? 對文件存儲空間的管理； ? 對文件目錄的管理； ? 地址映射； ? 文件的讀、寫管理； ? 文件的共享與保護(hù)等。 ? 程序接口： 用戶程序 與文件系統(tǒng)的接口。如：系統(tǒng)調(diào)用： Create , Open 21 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 三 、文件操作 ? 基本操作： (1)創(chuàng)建文件。 (3)讀文件。 (5)截?cái)辔募? ? 打開、關(guān)閉操作 ? 其他操作 22 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 文件邏輯結(jié)構(gòu) 研究文件結(jié)構(gòu)有用戶和實(shí)現(xiàn)兩種觀點(diǎn)： ? 用戶的觀點(diǎn) （ 文件的邏輯結(jié)構(gòu) ） ：主要研究用戶思維中的抽象文件 ， 為用戶提供一種邏輯結(jié)構(gòu)清晰 、 使用簡便的邏輯文件 。 例如用戶可將文件看作字節(jié)的集合 。 23 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) ? 實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn) （文件的物理結(jié)構(gòu)）：主要研究駐留在存儲介質(zhì)上的文件的結(jié)構(gòu)。 24 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 文件的邏輯結(jié)構(gòu) 文件的邏輯結(jié)構(gòu) 分有結(jié)構(gòu)和無結(jié)構(gòu)兩大類： 流式文件 ： 基本信息單位是字節(jié)或字 ，其長度是所含字節(jié)的數(shù)量 。 （ 無需額外的說明和控制信息 。由若干個記錄組成 ， 文件中的記錄可按順序編號為記錄 1， 記錄 2， ……， 記錄 n。 ? 若文件中的記錄長度不相等 ， 則稱為 變長記錄文件 。 26 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 比較 ： 相對流式文件而言 ， 記錄式文件的使用不很方便 ， 尤其是變長記錄文件 。 因此許多現(xiàn)代計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)如 UNIX操作系統(tǒng)等都取消了記錄式文件。 當(dāng)打開文件時 ， 文件的存取指針指向第一個信息單位 ， 如第一個字節(jié)或第一個記錄 ， 每存取一個信息單位存取指針加 1指向下一個信息單位 ， 如此類推 。 對流式文件或定長記錄的文件比較容易確定存取位置 。 當(dāng)然可從第一個記錄開始順序查詢 ， 直到找到要存取的記錄為止 ， 顯然這樣做是低效的 。 文件的索引可以作為文件的一部分 ， 也可以單獨(dú)建立索引文件 。 ? 連續(xù)結(jié)構(gòu) ? 鏈接結(jié)構(gòu) ? 索引結(jié)構(gòu) 30 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 連續(xù)結(jié)構(gòu) 一個文件的全部信息存放在外存的一片連續(xù)編號的物理塊中 ， 這種結(jié)構(gòu)稱為連續(xù)結(jié)構(gòu) ， 或稱連續(xù)文件 。 而存放在磁盤上的文件則可采用連續(xù)結(jié)構(gòu) ， 也可采用別的結(jié)構(gòu) 。 31 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 32 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 文件名 始址 塊數(shù) count 0 2 tr 14 3 mail 19 6 list 28 4 f 6 2 文件目錄 count f tr mail list 33 2022/8/17 第六章 文件系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn) ? 簡單 ? 支持順序存取和隨機(jī)存取 ? 順序存取速度快