,1,第5章 文 件 系 统,2,本章讨论的主要问题,信息文件是计算机的重要软件资源，对信息的组织、存取和保存，是由文件系统实现的。文件系统是OS的重要组成部分。本章主要讨论以下问题：,信息的组织形式 文件的结构 信息的存取 目录结构 信息的存储 磁盘的存储管理 信息的共享与保护 文件的共享与保护 文件系统的构成,3,本章内容: 5.1 文件系统概述 5.2 文件结构和文件存取 5.3 文件目录和目录检索 5.4 文件共享与保护的实现 5.5 文件系统的用户接口,4,5.1 文件系统概述 软件资源的管理 软件资源包括： 各种系统程序、应用程序、用户程序与数据 存放位置及特点： 如何解决存取位置的问题： 文件管理系统：操作系统中专门管理文件资源的软件。主要目的：给用户提供方便的存储、检索、共享和保护的手段。,5,5.1.1 文件 文件系统功能的实现基础： 把软件组织成若干个逻辑单位 这些逻辑单位称为文件。 文件：一个具有符号名的一组相关联的字符的有序序列。 具有一定逻辑意义的相互关联的信息（程序和数据等）的集合 文件组成的基本单位：有序逻辑记录、无记录无结构的相关联元素、慢速字符设备,6,文件的一些重要特性： 1文件名 文件标识符、名字，区别不同文件的标识符号 文件名是便于信息保存和读取的重要机制 必须有文件的命名规则 文件名长度及大小写规定 两部分结构： 扩展名的作用：,7,2文件属性 给文件赋予的其它特征信息 包括文件当前的状态和使用标志，有些系统将它们和文件名一起放在特殊的数据结构中以便查询。,8,DOS的文件属性 每个文件都有一个记录文件名及所有属性的数据结构，称为目录项，由32个字节组成,9,文件的类型 从系统角度来看： 正规文件 目录文件 设备文件（字符设备文件和块设备文件） 正规文件从内容来看： ASCII码文件 二进制文件,10,正规文件的更多的分类： (1) 按用途可以分为： 系统文件、库文件与用户文件。 (2) 从系统保护角度分为 ： 只读文件、读写文件、不保护文件。 (3) 按文件物理结构分为： 连续文件、串联文件、索引文件、Hash文件 (4) 按存放时间分为： 临时文件、永久文件、档案文件。 (5) 按文件内部信息的结构分为： 流式文件、记录文件。（程序、文本文件、数据库文件）,11,5.1.2 文件系统 1文件系统的概念 是指操作系统中涉及到文件管理的那部分软件、管理时用到的数据结构及其被管理的文件。 用户的角度看，文件系统的主要功能： “按名存取”,12,从系统的角度看： 文件系统是对文件存储器的存储空间进行组织、分配、回收，负责文件的存储并对存入的文件实施保护、检索的系统。 具体地说，文件系统负责为用户建立文件，存入、读取、修改、转储文件，控制对文件的存取，当用户不再使用时撤消文件。 由此可见，文件系统是以对用户“透明”的方式实现对信息管理的一种有力的手段。,13,2文件系统的功能 首要任务：解决对文件存储器空间的有效管理问题，通常文件存储器上的物理空间是以物理块为单位进行分配的，这是构成文件组织形式的主要依据。 第二个任务：文件的命名和共享问题，即解决文件命名的冲突、重名及实现对文件共享的需要。 第三个任务：提供合适的存取方法，以适合不同的应用。仅提供存取方式和保护，至于它们之间的结构关系并不关心，也无力对它们进行解释。,14,具体，文件系统应该实现如下功能： (1) 通过各种数据结构记录系统中的全部信息，包括信息的名字、位置和存取权限等。 (2) 使用户可以方便灵活地进行信息存取，完全实现按名存取，透明操作。 (3) 提供安全可靠的保护措施，以避免各种故障或偶然性事故而产生的破坏行为，并防止授权或未授权的用户有意或无意地进行破坏性操作。 (4) 防止用户信息失窃，采取对文件进行加密等措施，为用户提供保密手段。 (5) 协调相关用户共同完成某项任务，文件系统为用户提供共享功能。,15,文件系统的三层结构,16,文件系统模型,17,文件管理五大功能： 完成文件存储空间的管理。 实现文件名到物理地址的映射。 实现文件和目录的操作管理。 提供文件的共享和保护。 提供用户的接口。,18,5.2 文件结构和文件存取 文件结构文件中信息的组织形式。 从用户角度看逻辑结构 从系统角度看物理结构 5.2.1 文件逻辑结构及文件存取 1逻辑结构（用户观点） 是否让操作系统知道具体的文件结构？ 操作系统内部一般将文件视为无结构或简单结构的信息流，不对文件的信息项做任何解释。具体的信息处理由相应的应用程序提供。,19,文件的三种逻辑结构,(1) 流式结构,(2) 记录式结构,(3) 记录树结构,20,2文件的存取 根据文件存取的次序通常可划分为两大类：顺序存取和直接存取。 顺序存取是严格按记录或字节排列的顺序依次存取。 直接存取也称随机存取，允许随意存取文件的任何记录或字节，而不管上一次存取到哪一条记录或哪一个字节。,21,1) 顺序存取 按照记录的顺序依次存取。 一般分为固定长度记录的顺序存取和可变长度记录的顺序存取。 记录指针顺序移动即可完成操作 读指针和写指针,22,每次读写后： rptr = rptr + L; wptr = wptr + L ;,则每次读写后： rptr = rptr + Li + 1 ; wptr = wptr + Li + 1 ;,预先缓冲技术,23,2) 直接存取 一般通过直接计算或利用指针确定记录的位置，可分为固定长度记录的直接存取和可变长度记录的直接存取。 如图5-2(a)所示，当记录为固定长时，如果用户提出存取某记录，该记录的逻辑地址是 LA= iL 其中i为记录号， L为记录的长度，存放于专用单元中。,24,如果记录本身是可变长的， 利用索引表可以提高存取速度。 不能采用预先缓冲技术。一种可以提高效率的方法是系统保存被请求的“上一个”记录号和地址。,25,3) 按键存取 按关键字进行信息查询的存取方法也是一种直接存取方法，目前使用十分普遍。 为了提高检索速度，可以采用索引表来指明键和记录的逻辑地址之间的对应关系,26,当记录个数很多时，索引表将十分庞大，检索速度较慢。通常采用的方法是将索引表按关键字分为多级。,