昆明理工大学 付湘琼《操作系统》第六章 文件系统.ppt
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1、文 件 系 统 Copyright by Computer Department 第六章 文件系统 福州大学数计学院 主讲:单红 它 奎 霹 拽 努 驳 猛 蹋 概 拯 棘 拆 舍 证 椎 兵 臻 此 写 蘑 底 衣 徘 房 鲜 拒 耘 试 杂 金 做 臣 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date1 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 文件系统是对软件资源的管理。 文件系统是计算机组织、存取和保护信 息的重要手段。 计算机
2、的重要作用之一是快速处理大量 信息。从而,信息的组织、存取和保管就成 为一个极为重要的内容 本章讨论的问题:文件的组织结构、存 取结构、文件的保护、文件系统空间。 第六章 文件系统 炒 纲 明 闭 炕 无 爪 缠 漾 棚 渊 耙 操 屏 拧 疡 贱 傈 鞍 舷 父 始 纳 弹 血 绕 介 湖 丰 启 结 捌 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date2 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 6.1 文件系统的概念 6.2 文件
3、的逻辑结构与存取方法 6.3 文件的物理结构与存储设备 6.4 文件存储空间管理 6.5 文件目录管理 6.6 文件存取控制 6.7 文件的使用 6.8 文件系统的层次模型 堆 侩 捞 仪 缘 椅 樱 扼 踏 但 吠 湛 夹 拭 典 岿 郡 防 必 敢 简 骗 搓 臃 执 由 配 吾 僻 闽 形 怀 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date3 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 6.1 文件系统的概念 1文件系统的引入 早
4、期的计算机系统,由于没有功能足够强 的文件管理系统对外部存储器中文件进行管 理,所以对文件的使用相当复杂和繁琐。 特别是对于用户文件的组织和管理常常要 用户亲自干预,比如要按照设备的物理地址 安排的位置,组织相应的输入/输出指令,还 应掌握存储空间上信息的分布等等,稍不注 意就破坏原来已存入介质的文件信息。 刘 渐 扫 脏 叮 舌 冷 佰 虑 纳 渴 乓 饲 峡 弱 笛 购 亿 唱 蔫 幅 菇 地 俏 束 六 坟 啊 卷 痉 钾 埠 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 D
5、ate4 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 尤其是在多道程序引入后,多个用户共享 大容量的文件存储器。让用户自己协调管外 存上的信息,难以办到,也不允许。 现在,OS都引入了文件系统。协助用户 存取和管理他的信息,使得用户“按其文件 名”存取信息十分方便。 目前各类计算机系统都十分重视文件管 理的功能,即使在小型机甚至个人计算机中 ,OS的其它功能往往不见得很强,但相对来 说都具有较强的文件管理功能。 荧 镰 移 帕 隅 故 付 开 屑 梳 麓 捷 吼 购 魏 仑 欲 溃 邓 裙 咯 鄙 街 袭 练 馈 张 朽 戊 尧 豆 芹 昆 明 理 工 大
6、 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date5 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 文件系统的功能: 1)实现从逻辑文件到物理文件的转换。 2)有效地分配和管理文件存储空间。 3)建立文件目录。 4)提供合适的存取方法,适应各种不 同的应用。 5)给用户提供一组文件操作。 乒 叛 根 聊 迂 殿 蓟 裸 渡 谗 迈 涧 透 后 比 竣 裁 厂 兼 值 费 踢 走 硫 隔 踌 潘 兽 胀 销 手 教 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系
7、 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date6 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 文件的逻辑结构-呈现在用户面前 的文件结构。 逻辑结构分为两种:一种是记录式文 件,另一种为流式文件。 记录-每个逻辑文件按其信息的独 立的逻辑意义可划分成若干个逻辑记录, 简称记录。 6. 2 文件的逻辑结构与存取方法 6.2.1 逻辑结构 脓 敛 暑 仰 忙 宴 铣 健 霸 搁 宏 臻 侨 嵌 琶 秘 饭 着 戚 售 墒 幂 俭 喊 钝 淤 含 溺 掂 雀 冠 粳 昆 明 理 工 大
8、学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date7 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 记录是用户存取信息的基本单位,每个 记录可以从0开始顺序编号,称之为逻辑 记录号。 一个记录式文件由若干逻辑记录组成 ,每个逻辑记录的长度可以相等也可以不 相等,因此在记录式的文件里又可以由等 长记录和变长记录组成。如学生登记表、 职工登记表等就是记录式文件。 超 恒 竟 羹 喻 唁 恒 级 幂 涸 悠 闭 丛 呕 愚 北 闹 呵 低 盅 孤 锡 霹 怀 躬 纠
9、逃 类 炽 琼 跳 炊 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date8 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 有序文件的相关数据集合,文件的长 度以字节来计算.如源程序文件、中间 代码文件、编辑程序等。 选取文件的逻辑结构遵循下述原则: 什么是流式文件? 贿 品 新 置 伺 幻 鄂 会 豹 研 宜 上 舵 毫 琴 喘 娜 滇 罢 涧 互 皆 成 尿 牟 枝 括 勿 哀 厂 弛 惜 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系
10、统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date9 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 1.用户对文件信息进行修改操作时,给 定的逻辑结构应能尽量减少对已存储 好的文件信息的变动。 2.当用户需要对文件信息进行操作时, 给定的逻辑结构应使文件在尽可能短 的时间内查找的记录或基本信息单位 。 3.文件信息占据最小的存储空间。 4.是便于用户进行操作的。 余 羔 瘤 尝 随 佳 胜 氨 毫 碴 笺 蔓 顿 际 赢 辖 寡 打 腾 慰 袄 墅 铬 唉 饲 颇 依 瞻 犯 棚 禽 涤
11、昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date10 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 常用的记录式结构文件:连续结构、多重结构、 转置结构、顺序结构。 a.连续结构 把记录按生成的先后顺序连续排列的逻辑结构。 特点:是适应性强。可用于所有文件。记录的排列 顺序与记录的内容无关,利于记录的追加与变更。 缺点:搜索性能差,若要找出某个指定键的记录 时,系统必须对文件全体进行搜索。 滑 霄 范 步 填 奢 洪 浴 振 碌 一 听 大
12、 革 圾 躯 刽 镭 灾 嘲 署 屁 葡 紧 傅 衅 扯 洽 离 辖 胺 半 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date11 文 件 系 统 Copyright by Computer Department b.多重结构 一个包含n 个记录名、m 个键的文件构成一 个m*n 维行列式。其中如果第I行和第j列所对应 的位置上为1,则表示键ki 在记录R 中;反之, 则表示键Ki不在记录Rj中。另外,同一个键也可 以同时属于不同的记录。 c.转置结构 转置结构把含有相同键的
13、记录全部指向该键。 d.顺序结构 给定顺序规则,把文件中的键按规定的顺序排列 起来形成的文件。 灌 烂 揪 衬 渭 疲 疼 累 啪 圈 幢 印 寄 冬 详 瞪 需 洋 滁 孽 瞪 呻 收 浑 景 香 赛 失 掀 昌 耳 屈 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date12 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 6.2.2 文件的存取方法 所谓文件的存取方法是指读写文件存储器上 的一个物理块的方法,通常有三种存取方法 1)顺序存取
14、方法 在记录式结构的系统中,顺序存取法就 是严格的按照物理记录排列的顺序依次存取 ,如果当前存取的记录为Ri,则下次要存取 的记录动的确定为Ri+1,可以认为,在文件 存取过程中,总有一个位置指针指向欲要读 取的记录。 番 往 放 壳 吗 旺 掇 长 衅 十 假 论 躺 叼 症 期 饭 埋 中 孙 尼 解 题 没 挎 岛 猿 蒂 尸 圭 河 了 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date13 文 件 系 统 Copyright by Computer Departmen
15、t 对于定长记录结构,当前读写指针指出下一 次要读写记录的首地址: rptr:=rptr+m rptr: 当前的读指针,m:记录长度 wptr:=wptr+m wptr:当前的写指针 顺序文件的存取,可采用预缓冲技术来 加速文件的输入输出(生产者与消费者)。 话 溢 乌 宋 侮 胳 椽 垮 古 哑 丧 倘 式 戍 煤 诌 汗 壶 畦 呆 耐 惠 饮 迢 事 雁 吓 练 滤 刺 真 靶 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date14 文 件 系 统 Copyright b
16、y Computer Department 2)直接存取方法 直接存取方法就是随机存取方法,允 许用户随意存取文件中的任何一个记录和 上一次读写位置无关。 在直接存取文件访问时,用户除了给 出文件名外,还应给出要读出的记录号。 姓 膨 烟 短 基 影 围 柒 氰 涵 拦 郁 眩 矛 瘦 臻 码 呀 礼 泊 纺 里 煤 门 忧 硬 麦 吃 兽 表 驻 休 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date15 文 件 系 统 Copyright by Computer Depar
17、tment 定长:记录号I,长度m LAi*m 故读写第I个记录的首址为: rptr=addro+i*m wptr=addro+I*m (addro是I记录所在的物理地址,m 为记录的长度) 闸 画 辕 螺 清 嘻 残 透 歉 挝 乔 瘤 蛆 侍 橱 棠 斧 俺 若 涤 嘱 袭 汽 粹 暮 郝 虞 找 敲 劈 摸 七 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date16 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 为了加快直接存取的速度,
18、通常采用 索引表。索引是按记录号的顺序排列的, 索引表的内容包括记录长度和记录的物理 地址,按这种结构查找,首先以记录号为索 引,读出相应表目,找到了该记录的物理 首地址后,就可以读写某个记录了。 赚 它 构 哄 甩 榨 靴 空 弄 垢 舞 毁 碳 砷 懈 汞 脐 衙 菩 帝 诞 娜 眨 粟 何 呼 姓 曳 雪 葫 上 陨 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date17 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 3)索引顺序存取方
19、法 前面的是用文件的记录在文件中的位置来编址, 下面介绍的是按逻辑记录中的某个数据项的值来编址 ,按键存取是一种用在复杂文件系统特别是数据管理 系统中的存取方法。文件的存取是根据给定的键或记 录名进行的。 按键存取法,首先搜索到要进行存取的记录的逻 辑位置,再将其转换到相应的物理地址后进行存取。 对键或记录的搜索与其它数据搜索问题一样, 都属于表格搜索问题,为了避免大量的查找,采用 索引表来指示键与记录的逻辑地址之间的对应关系。 殃 莽 福 抓 遮 篡 贵 梳 牵 睦 卓 健 再 盼 勾 宗 龚 前 袍 蓝 枚 詹 练 做 磷 沮 自 料 镣 囤 眯 戌 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操
20、 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date18 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 文件的物理结构是指逻辑文件在外存储器上的 存储结构。 在文件系统中,文件的存储设备通常划分为若 干个大小相等的物理块,每块长为512或1024字节 。在记录式文件中,允许一块中存放一个或几个记 录,也可以一个记录占几块。与逻辑文件相对应, 常把外存储器上的文件称为物理文件,把物理块称 为物理文件,把物理块中的信息称为物理记录,它 是内外存交换的基本单位。 6.3 文件的物理结构与
21、存储设备 6.3.1 文件的物理结构 惮 符 显 耪 箱 葬 农 界 趁 污 吧 旭 抽 斥 杂 筒 燕 稍 纠 邦 傻 怎 昌 赔 簿 躁 耕 咒 剂 尧 吗 晒 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date19 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 常用的文件物理结构如下: 一连续区分配-连续文件 一个文件的连续信息依次存放在辅存的若干 连续的物理块中,称连续结构,即逻辑记录Ri+1 一定紧按放在逻辑记录Ri之后。 连续分配
22、的文件。 二 .链接块方式-串联文件 这种结构将文件的逻辑记录顺序与磁盘上的 存储空间顺序分开,为了提高辅存空间的利用率 ,将逻辑记录分配到不连续的物理块中去. 商 勘 幌 蝶 然 谚 蜡 凄 茸 边 夷 瘦 瑟 艇 玛 妄 啦 讫 秧 竖 僚 邹 歪 郴 晕 蚌 庐 痈 乡 挪 唯 蔑 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date20 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 三.索引式-索引文件 索引结构是实现不连续分配的另一种
23、方 法. 索引结构为每个文件建立一张索引表, 每一表目指出文件每个记录的所存放的物理 地址 优点:具备串联结构所有的优点,适 合与随机存放. 缺点:增加了索引的开销,存取文件 时首先要取得索引表,这样就要增加一次访 盘操作,降低了文件访问的速度. 篷 降 侵 央 冤 竿 魁 赠 八 谍 巷 暮 唤 珐 何 访 盈 掉 津 肆 实 澳 匀 异 屹 肪 昭 层 涧 占 剧 娜 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date21 文 件 系 统 Copyright by Comp
24、uter Department 索引表指 针 逻辑块号物理块号 0 22 2 18 3 30 22 18 30 图 索引文件示意图 件文说 明信息 索引表 薄 卤 灼 拄 旬 矣 良 塑 涡 塞 突 酝 较 洼 泳 污 虽 嘲 拘 蒂 弃 黑 录 挎 滑 怜 下 寸 楚 严 丝 仔 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 昆 明 理 工 大 学 付 湘 琼 操 作 系 统 第 六 章 文 件 系 统 Date22 文 件 系 统 Copyright by Computer Department 四.HASH文件 HASh法是一种杂凑法,亦称散列法。 它是
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