操作系统7-1(第7章 文件管理)6.4 教 案

课题
文件管理
课型
新课
授课日期
2014.6.17
2014.6.19
第24、26次课
授课时数
5
教学目标
1、掌握磁盘调度的几种方法；
2、会运用调度思想进行程序设计。
教学重点
运用磁盘调度算法解决实际问题。
教学难点
运用磁盘调度算法解决实际问题。
教学准备
PPT课件
板书设计
教学后记
教学过程及教学
教学方法及手段
师生活动
（2）多级索引分配：在单极索引基础上为这些索引块再建立一级索引，称为第一级索引，即系统再分配一个索引块，作为第一级索引的索引块，将第一块、第二块……等索引块的盘块号填入到此索引表中，这样便形成了两级索引分配方式。如果文件非常大时，还可用三级、四级索引分配方式。
（3）混合索引分配方式：是指将多种索引分配方式相结合而形成的一种分配方式。
（2）显示链接：这是指把用于链接文件各物理块的指针，显式地存放在内存的一张链接表中。
3.索引分配
（1）单极索引分配：索引分配方法就是基于这种想法所形成的一种分配方法。它为每个文件分配一个索引块(表)，再把分配给该文件的所有盘块号都记录在该索引块中，因而该索引块就是一个含有许多盘块号的数组。在建立一个文件时，只需在为之建立的目录项中填上指向该索引块的指针。
1、文件管理基本概念
2、文件的逻辑结构
3、文件的存取方式
【作业】
P218一（选择题）
案例
设疑
举例
教师：抛出问题。
教师：提问
学生：回答
教师：提出要求
学生：记录
“打开”操作：指系统将指名文件的属性(包括该文件在外存上的物理位置)从外存拷贝到内存打开文件表的一个表目中，并将该表目的编号(或称为索引)返回给用户。
“关闭”操作：利用“关闭”(close)系统调用来关闭此文件，OS将会把该文件从打开文件表中的表目上删除掉。
二、文件的逻辑结构：
1.顺序文件对顺序结构文件可有更高的检索效率，因为在检索串结构文件时，每次都必须从头开始，逐个记录地查找，直至找到指定的记录，或查完所有的记录为止。而对顺序结构文件，则可利用某种有效的查找算法，如折半查找法、插值查找法、跳步查找法等方法来提高检索效率。
2.索引结点：采用了把文件名与文件描述信息分开的办法，亦即，使文件描述信息单独形成一个称为索引结点的数据结构，简称为i结点。在文件目录中的每个目录项仅由文件名和指向该文件所对应的i结点的指针所构成。
3.目录结构：单极目录结构、二级目录结构和多级目录结构。
4.目录查询技术：线性检索法、Hash方法。
【小结】
4.直接文件采用前述几种文件结构对记录进行存取时，都须利用给定的记录键值，先对线性表或链表进行检索，以找到指定记录的物理地址。然而对于直接文件，则可根据给定的记录键值，直接获得指定记录的物理地址。换言之，记录键值本身就决定了记录的物理地址。这种由记录键值到记录物理地址的转换被称为键值转换(Key to address transformation)。组织直接文件的关键，在于用什么方法进行从记录值到物理地址的转换。5.哈希文件这是目前应用最为广泛的一种直接文件。它利用Hash函数(或称散列函数)，可将记录键值转换为相应记录的地址。但为了能实现文件存储空间的动态分配，通常由Hash函数所求得的并非是相应记录的地址，而是指向一目录表相应表目的指针，该表目的内容指向相应记录所在的物理块。
2.索引文件为变长记录文件建立一张索引表，对主文件中的每个记录，在索引表中设有一个相应的表项，用于记录该记录的长度L及指向该记录的指针(指向该记录在逻辑地址空间的首址)。由于索引表是按记录键排序的，因此，索引表本身是一个定长记录的顺序文件，从而也就可以方便地实现直接存取。
3.索引顺序文件索引顺序文件(Index Sequential File)可能是最常见的一种逻辑文件形式。它有效地克服了变长记录文件不便于直接存取的缺点，而且所付出的代价也不算太大。前已述及，它是顺序文件和索引文件相结合的产物。它将顺序文件中的所有记录分为若干个组；为顺序文件建立一张索引表，在索引表中为每组中的第一个记录建立一个索引项，其中含有该记录的键值和指向该记录的指针。
顺序文件的优缺点：顺序文件的最佳应用场合是在对诸记录进行批量存取时，即每次要读或写一大批记录时。此时，对顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高的；此外，也只有顺序文件才能存储在磁带上，并能有效地工作。在交互应用的场合，如果用户(程序)要求查找或修改单个记录，为此系统便要去逐个地查找诸记录。这时，顺序文件所表现出来的性能就可能很差，尤其是当文件较大时，情况更为严重。如果想增加或删除一个记录都比较困难。
【课程实施】
一、文件和文件系统
1.文件、记录和数据项的关系
2.文件类型：
根据文件的性质和用途：系统文件、用户文件、库文件。
根据文件中数据的形式：源文件、目标文件、可执行文件。
根据存取控制属性：只执行文件、只读文件、读写文件。
根据组织形式和处理方式：普通文件、目录文件、特殊文件。
3.文件操作：
创建文件、删除文、读文件、写文件、截断文件、设置文件的读/写位置。
三、外存分配方式：
1.连续分配方式：连续分配(Continuous Allocation)要求为每一个文件分配一组相邻接的盘块。一组盘块的地址定义了磁盘上的一段线性地址。优点：顺序访问容易、顺序访问速度快。缺点：要求有连续的存储空间、必须事先知道文件的长度。
2.链接分配
（1）隐式链接：在采用隐式链接分配方式时，在文件目录的每个目录项中，都须含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指针。
四、目录管理：
文件目录也是一种数据结构，用于标识系统中的文件及其物理地址，供检索时使用。对目录管理的要求如下：
（1）实现“按名存取”，即用户只须向系统提供所需访问文件的名字，便能快速准确地找到指定文件在外存上的存储位置。这是目录管理中最基本的功能，也是文件系统向用户提供的最基本的服务。
（2）提高对目录的检索速度。通过合理地组织目录结构的方法，可加快对目录的检索速度，从而提高对文件的存取速度。这是在设计一个大、中型文件系统时所追求的主要目标。
（3）文件共享。在多用户系统中，应允许多个用户共享一个文件。这样就须在外存中只保留一份该文件的副本，供不同用户使用，以节省大量的存储空间，并方便用户和提高文件利用率。
（4）允许文件重名。系统应允许不同用户对不同文件采用相同的名字，以便于用户按照自己的习惯给文件命名和使用文件。
1.文件控制块：包含基本信息、存取控制信息及使用信息。
【课程导入】
文件管理是操作系统的五大职能之一，主要涉及文件的逻辑组织和物理组织，目录的结构和管理。所谓文件管理，就是操作系统中实现文件统一管理的一组软件、被管理的文件以及为实施文件管理所需要的一些数据结构的总称（是操作系统中负责存取和管理文件信息的机构）从系统角度来看，文件系统是对文件存储器的存储空间进行组织，分配和回收，负责文件的存储，检索，共享和保护。从用户角度来看，文件系统主要是实现"按名取存"，文件系统的用户只要知道所需文件的文件名，就可存取文件中的信息，而无需知道这些文件究竟存放在什么地方。