第八章文件管理.ppt
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1、第八章 文件管理,8.1 文件系统的概念 8.2 文件的逻辑结构与存取方法 8.3 文件的物理结构 8.4 辅存空间的管理 8.5 文件目录管理 8.6 文件的共享与存取,8.1 文件系统的概念,8.1.1 文件系统的引入,1、文件存储器:现代OS提供了文件存取和管理信息的机构,它把大容量 辅存设备作为存放文件的存储器,称为文件存储器。,2、文件存储器必须完成如下工作:,对磁盘等辅存空间(文件空间)进行统一管理。 提供一个用户可见的文件逻辑结构,用户按照文件逻辑结构进行信息的存取和加工。 文件在存储设备上应按一定的顺序存取。 实现对存放在存储设备上的文件信息的查找。 实现文件共享,提供信息保护
2、功能。,8.1.2 文件和文件系统,文件:具有符号名的一组相关信息的集合。,文件系统:OS中与文件管理相关的软件和需要的数据结构,相应的管理 软件和被管理的文件构成。是OS中一个重要的模块或者一段 重要的软件,用于管理系统当中的文件。,a、从系统角度看 它主要管理的文件存储器的存储空间。文件系统是对文件的存储空间进行组 织、分配,负责文件的存储并对文件进行保护、检索的系统。,b、从用户角度看 文件系统实现了对相关信息的按名存取。,文件系统的特点: (1)良好的用户接口 (2)用户透明性,实现文件按名存取。 (3)文件可以被共享 (4)大容量存储介质保证了文件系统可以存放大量信息。,8.1.3文
3、件的分类,1、按用途分类:,a、系统文件:不允许用户修改,用户只能通过系统调用去执行这些文件。,b、库文件:由系统提供给用户使用的各种标准过程、函数和应用程序。允许用 户调用,不允许修改的文件。,c、用户文件:用户委托文件系统保存的文件,只允许文件的拥有者或授权用户 使用。,2、按文件保护级别分类:,a、只读文件,b、读写文件,3、按信息流向分类:,a、输入文件:信息流从计算机外部向内部的文件。,b、输出文件:信息流从计算机内部向计算机外部的文件。,c、输入输出文件:既具备了输入,也具备了输出功能的文件。,4、按文件组织形式分类:,a、普通文件:用户可以打开,可以进行操作的文件。,b、目录文件
4、:专门为了管理文件系统而采用的文件,所以它记录了文件系统中 基本的映射关系,也就是文件名和具体的文件实体它们之间怎样 进行对应。,c、设备文件:,8.2 文件的逻辑结构与存储方法,文件的逻辑结构是普通用户看到的文件组织形式,也是普通用户定义文件 时所定义的文件的形式。,8.2.1 文件的逻辑结构,文件的逻辑结构的两种形式:记录式文件和流式文件,1、有结构文件(记录式文件): 从逻辑上讲,记录式文件是一组连续顺序的记录的集合。记录的长度 是指一个记录中包含的字节个数,可以分为定长记录和变长记录。,2、无结构文件(流式文件): 从逻辑上讲,记录式文件是一组相关的有序字符的集合。文件长度 就是文件包
5、含的字符个数。UNIX文件的逻辑结构就是采用流式文件 结构。,8.2.2 文件的存储方法,文件的存储方法由文件的性质何用户使用文件的情况决定,按存取 次序划分,存取方法包括:顺序存取和直接存取(随机存取),顺序存取严格按照信息排放的信息依次存取,在记录式文件中,顺序 存取反映为按记录的排列顺序来存取。在流式文件中,顺序存取反映为 当前读写指针的变化。,8.3 文件的物理结构,8.3.1 文件的物理结构,指文件在存储设备上的存放方法。指的是从系统管理员的角度他所 看到的文件的组织形式。,常见的文件物理结构:,1、连续文件:文件本身的存储物理上是相邻的。它将一个在逻辑 上连续的文件信息依次存放在外
6、存联系的文件块中,文件说明信息,物理块号,逻辑块号,图:连续文件,2、串联文件(直接文件):将文件存放在外存的若干个物理块中,这些 物理块不必连续,并且在每一个物理块中设一个指针指向 下一个物理块的位置,从而使得存放同一个文件的物理块 链接起来。,文件说明信息,物理块号,逻辑块号,图:串联文件,优点:可以解决外存的碎片,文件的动态增长也很方便 缺点:只能按文件的指针链顺序访问,查找效率低。,3、索引文件:文件存放在外存的若干个物理块中,并为每个文件建立一个 索引表,索引表中的每个表目存放文件信息所在的逻辑块号 和与之对应的物理块号。,文件说明信息,图:索引结构,15,15,15,15,间接索引
7、(多重索引)如下图:,A文件目录项,图:多重索引,文件目录,文件信息,. . .,. . .,. . .,. . .,UNIX系统的多重索引结构:,. . .,. . .,. . .,. . .,. . .,. . .,. . .,. . .,8.3.2 文件的物理结构比较,1、连续文件的优缺点,优点:连续文件不需要额外的空间开销,只要在目录中指出起始 块号和文件长度,就可以对文件进行访问。,缺点:(1)不能动态增长 (2)一开始就提出文件长度要求,而用户预先提出文件长度 不太容易。 (3)一次要求比较大的存储空间,不易分配。如果外存上只 有许多小的自由空间,虽然其总容量大于文件的要求, 但由
8、于不连续,这些空间不可用。,2、串联文件和索引文件克服了连续文件的缺点,但也存在以下问题:,由于在处理文件的一部分时必须顺序访问,因而在时间上较浪费。 对于块链接,每个块中都要有链接字;对于索引,每个磁盘块在索引中占一个字。所以,这些文件的物理存储空间浪费太大。,8.4 辅存空间的管理,8.4.1 空闲文件目录,将文件存储设备上的每个连续空闲区看作一个空白文件,系统为所有空白文件单独建立一个目录,每个空白文件在这个目录中占一个表目。,具体实现:把磁盘上空闲块的块号集中放在一个空闲文件目录的物理块号。 空闲文件目录的每个表项对应一个或多个空闲块构成的空闲区, 包括:空闲块个数和第一个空闲块号。,
9、8.4.2 空闲块链,是一种常用的辅存空间管理办法。它把文件存储器上的所有空闲块链接到一起。,空闲块申请:分配程序从链头开始摘取需要的空闲区。,回收空闲块:把空闲块依次插入链尾。,8.4.3 位示图,系统在内存中建立一张位示图,用以反映存储设备的使用情况。,位,字,位示图示例,例:,有一磁盘组共有10个盘面,每个盘面上有100个磁道,每个磁道有16 个扇区。假定分配以扇区为单位,若使用位示图管理磁盘空间,问:(1)位示图需要占用多少空间? (2)若空白文件目录的每个表目占用5个字节,则什么时候空白 文件目录大于位示图?,例:,假设磁带记录密度为每英寸800字符,每一逻辑记录为160个字符,块
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