操作系统授课讲义B.ppt

第11章 文件系统 11.1 文件系统的概念 11.2 文件的逻辑组织和存取方法 11.3 文件的物理组织 11.4 文件存储空间管理（辅存的分配和释放） 11.5 文件目录 11.6 文件的共享和文件系统的安全性 11.7 文件的使用和控制 11.8 Unix文件系统 11.1 文件系统的概念 一、文件定义 1、文件是具有符号名的信息（数据）项的集合。 2、文件是具有符号名的记录的集合。 文件是一个具有符号名的一组相关信息元素的有序集合。通常，它表示程序和数据。文件可以是无格式的或有格式的。文件应保存在某种存储介质中。 二、文件名 根据文件的定义，每个文件必须有一个唯一的文件名，不论是系统管理，还是用户使用文件都使用文件名。 文件名是一个有限长度的字符串。 DOS、WINDOWS系统中文件名： 文件名 · [文件扩展名] 文件名： 是一个不大于8个字符的字符串，但WINDOWS系统中允许超长文件名，最多可有256个字符，不区分英文字母的大小写。 一、文件的逻辑结构 文件的逻辑结构： 结构文件－－记录式文件。 无结构文件－－流式文件 1、流式文件 无结构的流式文件是相关的有序字符的集合。文件的长度为所含字符数。 UNIX、DOS、WINDOWS系统中的普通文件都是流式文件。 如“源程序”，“目标程序”等。 　 三、存取方法 顺序存取：按记录的逻辑顺序进行读写的存取方法 直接存取（随机存取）：以任意次序直接读写某个记录 按键存取（索引存取）：不是按记录号，而是按某个键值存取记录 存取方法受文件物理组织和使用方法决定，物理组织又受存储介质和设备的影响。 缺点：增加了目录的尺寸；查找目录和分配空闲区都要搜索同一张表，效率不高。另外当空闲区比申请的大时，还要对“碎片”进行处理，增加了目录管理的复杂性； 适用：系统中只有少量的大空闲区时。 二、辅存的分配和释放 碎片问题：定期压缩，动态压缩。 分配： 1、连续分配：文件存放在辅存的连续存储区中。 用户在分配前必说明被建文件所需存储区大小； 系统查找空闲区的管理表格：有足够大个空闲区，分配之；否则用户进程等待。 优点：查找速度快 缺点： 碎片问题——定期进行存储空间紧缩 ； 不适于文件随时间动态增长和收缩的情况； 不适于用户事先不知道文件大小的应用情况。 2、非连续分配： 以扇区为单位的链接分配：依文件的动态要求为其分配所需扇区，可能不连续。 当文件要增长时，从空闲区表中分配给它所需扇区数，并链接到文件的链上。 当文件要压缩时，将释放出的扇区放回空闲区表中。 优点：消除了碎片问题（外部），不需采取压缩技术。 缺点：顺序检索时间长；链的存在需空间和时间上的开销。 以区段（簇）为单位的分配：连续分配和非连续分配的 结合。 区段：若干（固定数目）连续扇区组成，如整条或几条磁道组成。 分配：新分配区段应尽可能接近文件已有区段号，以减少查寻时间。 优点：对辅存管理效率较高；减少了文件访问的执行时间。 § 11.5 文件目录 二、一级目录结构： 构造方法：把系统中的所有文件都建立在一张目录表中， 整个目录组织是个线性表，结构比较简单。 建立文件：目录表中增加一个新表目； 删除文件：目录表中清除该文件对应表目的信息。 缺点： 文件目录表很大——查找时间长； 多用户环境下命名冲突：不同文件不能同名！同一文件不能以不同名字出现或使用！ 只适用于单用户操作系统。 一级文件目录的主要功能是实现“按名存取”, 并且实现容易。主要问题是重名问题 例如：系统目录分成主目录 MFD 与用户目录（次目录）UFD。 四、多级目录结构：树型目录 构造方法：每个用户按其任务的不同层次不同领域建立多层次的分目录。 结点引出分支：内部结点(次级目录)或叶结点(数据文件) 圆——数据文件；矩形——目录文件；字母——文件的符号名；数字——系统分配给文件的内部标识符。 访问文件：用文件“路径名”来标识文件。 　　　 路径名：指从主目录出发，一直到所要找的文件，把沿途各分支名连接一起而形成的，两个分支名（结点名）之间用分隔符分开。 优点：可以为用户提供文件可以同名和一个文件可以有多个不同名字的便利。 缺点：沿着路径查找文件可能耗费查找时间——当前目录/值班目录。文件描述符内容多，占空间大，调入内存查找时命中率不高。 符号文件目录：文件符号名，文件内部名 构造：多级层次结构（主、次、子符号文件目录……