第六章文件管理
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第六章 文件管理2
文件管理
概述 文件的结构和存取方式 文件目录 文件系统的实现 文件的使用 文件系统的可靠性和安全性
一、概述
所有的计算机应用程序都要： 存储信息，检索信息
两种观点 用户观点： 文件系统如何呈现在其面前：一个文件 有什么组成，如何命名，如何保护文件， 可以进行何种操作等等 按名存取 操作系统观点： 文件目录怎样实现，怎样管理存储空间， 文件存储位置，磁盘实际运作方式(与设 备管理的接口)等等 外存空间管理
空闲盘块号 栈
1 00 4 00 3 99
1 00
99 0 7 99 9 …
3 01 S.free 0 1 1 00 3 00 2 99
7 90 1
3 00
4 00
7 90 0
… 2 99 3 99 7 89 9 7 99 9
…
98 99 2 02 2 01 2 01
…
3 01
…
…
7 80 1
…
7 90 1
文件2
文件3
… …
文件n（FCB）
（2）二级目录结构 为改变一级目录文件目录命名冲突，并 提高对目录文件检索速度而改进 目录分为两级：一级称为主文件目录， 给出用户名，用户子目录所在的物理位 置；二级称为用户文件目录（又称用户 子目录），给出该用户所有文件的FCB
文件目录
二级目录结构
主文件目录
目录分解法
目录文件的 目录项是文件控制块FCB
文件 名
扩展 名
文 件 属 性
建立 日期
建立 时间
文件 修改 修改 第一个磁盘 长度 日期 时间 块号
将上述目录项分解，引入索引节点 目录文件 文件名 索引节点号 1 2 索引节点表
概述 文件的结构和存取方式 文件目录 文件系统的实现 文件的使用 文件系统的可靠性和安全性
一、概述
所有的计算机应用程序都要： 存储信息，检索信息
两种观点 用户观点： 文件系统如何呈现在其面前：一个文件 有什么组成，如何命名，如何保护文件， 可以进行何种操作等等 按名存取 操作系统观点： 文件目录怎样实现，怎样管理存储空间， 文件存储位置，磁盘实际运作方式(与设 备管理的接口)等等 外存空间管理
空闲盘块号 栈
1 00 4 00 3 99
1 00
99 0 7 99 9 …
3 01 S.free 0 1 1 00 3 00 2 99
7 90 1
3 00
4 00
7 90 0
… 2 99 3 99 7 89 9 7 99 9
…
98 99 2 02 2 01 2 01
…
3 01
…
…
7 80 1
…
7 90 1
文件2
文件3
… …
文件n（FCB）
（2）二级目录结构 为改变一级目录文件目录命名冲突，并 提高对目录文件检索速度而改进 目录分为两级：一级称为主文件目录， 给出用户名，用户子目录所在的物理位 置；二级称为用户文件目录（又称用户 子目录），给出该用户所有文件的FCB
文件目录
二级目录结构
主文件目录
目录分解法
目录文件的 目录项是文件控制块FCB
文件 名
扩展 名
文 件 属 性
建立 日期
建立 时间
文件 修改 修改 第一个磁盘 长度 日期 时间 块号
将上述目录项分解，引入索引节点 目录文件 文件名 索引节点号 1 2 索引节点表
第6章 文件系统
• 目的： • （1）提高存储空间的利用率 • （2）提高文件的访问速度
6.3.1
连续分配
• 每个文件分配一组相邻接的盘块，也称物理 顺序文件。 • 主要问题：随着使用，磁盘碎片增多，性能 下降，需要磁盘整理。 • 优点：顺序访问速度快，定位容易，只需记 录第一个簇的位臵。可以通过紧缩 (compact)将外存空闲空间合并成连续的区 域。 • 缺点：需要连续的空间，当文件长度变化难 于处理，即必须事先知道文件的长度。
• (2) 假设索引表采用如下结构：第0～7字节 采用<起始块号，块数>格式表示文件创建 时预分配的连续存储空间，其中起始块号占 4B，块数占2B；剩余504B采用直接索引结 构，一个索引项占6B，则可支持的单个文件 最大长度是多少？为了使单个文件的长度达 到最大，请指出起始块号和块数分别占用字 节数的合理值并说明理由。 • 块数占2B，单个文件的最大长度 • 216×1KB ＋ 504/6 ×1KB＝65620KB • <4,4> <1,7> <2,6> <3,5> • 只要块数在4B以上就可以表示连续232个块， 使文件达到最大4TB。
• 关闭：将内存中对应的文件表目复制到外存 目录表中，从内存打开文件表中删除对应的 目录项。 • 3. 其它文件操作 • 以系统调用的形式提供给用户，有： • 1）关于文件属性的操作：改变文件名、改 变文件所有者、改变文件的访问权限等。 • 2）有关目录操作的：创建目录、删除目录 等。 • 3）实现文件共享的操作
索引分配
• 例：某文件系统的最大容量为4TB，以磁盘 块为基本分配单位，盘块大小为1KB。FCB 包含一个512B的索引表区。 • （1）假设索引表区采用直接索引，索引表 区存放文件占有的磁盘块号。索引表项中块 号最少占用多少字节？可支持的单个文件的 最大长度是多少字节？ • 磁盘最多盘块数：4TB / 1KB =2 32 • 所以需要4字节存放盘块号。 • 文件最大长度 512/4 ×1KB ＝ 128KB
操作系统第六章复习资料
第六章文件管理一、选择题1.文件系统最基本的目标是（A），它主要是通过（B）功能实现的，文件系统所追求的最重要的目标是（C）。
A，C：（1）按名存取；（2）文件共享；（3）文件保护；（4）提高对文件的存取速度；（5）提高I/O 速度；（6）提高存储空间利用率。
B：（1）存储空间管理；（2）目录管理；（3）文件读写管理；（4）文件安全性管理2.在文件系统中可命名的最小数据单位是（A），用户以（B）为单位对文件进行存取、检索等，对文件存储空间的分配则以（C）为单位。
A,B,C：（1）字符串；（2）数据项；（3）记录；（4）文件；（5）文件系统。
3.按逻辑结构可把文件分为（A）和（B）两类，UNIX系统中的文件系统采用（B）。
A,B：（1）读、写文件；（2）只读文件；（3）索引文件；（4）链式文件；（5）记录式文件；（6）流式文件。
4.假定盘块的大小为1KB，对于1.2MB的软盘，FAT需占用（A）的存储空间；对于100MB的硬盘，FAT需占用（B）的存储空间。
A：（1）1KB；（2）1.5KB；（3）1.8KB；（4）2.4KB；（5）3KB。
B：（1）100KB；（2）150KB；（3）200KB；（4）250KB；（5）300KB。
5.从下面的描述中选出一条错误的描述。
（1）一个文件在同一系统中、不同的存储介质上的拷贝，应采用用一种物理结构。
（2）文件的物理结构不仅与外存的分配方式相关，还与存储介质的特性相关，通常在磁带上只适合使用顺序结构。
（3）采用顺序结构的文件既适合进行顺序访问，也适合进行随机访问。
（4）虽然磁盘是随机访问的设备，但其中的文件也可使用顺序结构。
6.从下面关于顺序文件和链接文件的叙述中，选出一条正确的叙述。
（1）顺序文件适合于建立在顺序存储设备上，而不适合于建立在磁盘上。
（2）显式链接文件将分配给文件的下一个物理盘块的地址登记在该文件的前一个物理盘块中。
（3）顺序文件必须采用连续分配方式，而链接文件和索引文件则可采用离散的分配方式。
操作系统第6章 文件管理(文件目录与目录文件)
具有相似的结构，它由用户所有文件的文件控制块组成。此外，
在系统中再建立一个主文件目录MFD(Master File Directory)； 在主文件目录中，每个用户目录文件都占有一个目录项，其目录 项中包括用户名和指向该用户目录文件的指针。如图2所示：
2015/11/7
15
一 文件目录管理
图2
2015/11/7
●缺点：查找速度慢；文件不能重名。不便于实现文件共享。
文件名 文件名 1 文件名 2 … 物理地址 文件说明 状态位
2015/11/7
表1 单级目录
14
一 文件目录管理
【七】二级目录
●为了克服单级目录所存在的缺点，可以为每一个用户建立一个单 独的用户文件目录UFD(User File Directory)。这些文件目录
二级目录结构示意图
16
一 文件目录管理
●两级目录结构基本上克服了单级目录的缺点，并具有以下优点：
1) 提高了检索目录的速度。如果在主目录中有n个子目录，采用两 级目录可使检索效率提高n/2倍。
2) 在不同的用户目录中，可以使用相同的文件名。
3) 不同用户还可使用不同的文件名来访问系统中的同一个共享文件。 但当多个用户之间要相互合作去完成一个大任务，且一用户又需 去访问其他用户的文件时，这种隔离便成为一个缺点，因为这种 隔离会使诸用户之间不便于共享文件。
2015/11/7 11
一 文件目录管理
●当文件被打开时，要将磁盘索引结点拷贝到内存的索引结点中，便于
以后使用。在内存索引结点中又增加了以下内容： 1. 索引结点编号，用于标识内存索引结点。 2. 状态，指示i结点是否上锁或被修改。 3. 访问计数，每当有一进程要访问此i结点时，将该访问计数加1， 访问完再减1。 4. 文件所属文件系统的逻辑设备号。 5. 链接指针。设置有分别指向空闲链表和散列队列的指针。
计算机操作系统第三版第六章详解
| |
和管理的软
件集合
基本 I/O 管理程序（文件组织模块）
青
基本文件系统（物理 I/O 层）
岛
理 工 大 学 文件、目录、磁盘
(带)存储空间
I/O 控制层（设备驱动程序） 对象及其属性说明
第六章 文件管理
计 算
6.1 文件和文件系统
机
操
6.1.3 文件操作
作
系
1.最基本的文件操作
统 |
★创建文件
工
读写文件
大
学
第六章 文件管理
6.1 文件和文件系统 计对文件存储空间的管理、对文件
算目录的管理、用于将文件的逻辑
机操地文址件转的换读6为和.物 写1.理的2 地管文址理件的以类机及型制对、文和对件文件系统模型
作的共享2.与文保件护系统模型
命令接口、程序接口
系
文件系统接口
统
|
对对象操纵
逻辑文件系统
|
★删除文件
|
★读文件
青
岛
★写文件
理
★截断文件
工
大
★设置文件的读/写位置
学
第六章 文件管理
计 算
6.1 文件和文件系统
机
操 6.1.3 文件操作
作
系 2.文件的“打开”和“关闭”操作
统 |
步骤：
|
① 检索文件目录找到指定文件的属性及其在
|
外存上的位置；
青
② 对文件实施相应的操作。
岛
理 3.其它文件操作
岛 理 工 大
其目件用的，户是即选物择理一文逻结种件辑构良。好的、设备物结利理构用率高系的统物理 文件结构。系统按此结构和外部设备交换信息。
《计算机操作系统教程(第三版)》 第6章 文件管理
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2 . 路径名 在多级目录结构中，从根目录到末端的数据文件之间只有一条 唯一的路径。我们就可以用路径名惟一的表示一个文件。路径名有 绝对路径名和相对路径名两种表达形式。 绝对路径名，又称为全路径名，是指从根目录到达所要查找文 件的路径名。 相对路径名。在多级目录结构中，如果每次都从根目录开始检 索，会耗费大量的查找时间。为解决此问题，系统引入了当前目录 （又称为工作目录）。用户在一定时间内，可指定某一级的一个目 录作为当前目录（或称工作目录、值班目录），而后用户想访问某 一文件时，便不用给出文件的整个路径名，也不用从根目录开始查 找，只需给出从当前目录到查找的文件间的路径名即可，从而减少 查找路径。
6.1.2 文件的分类、属性及文件系统 的功能
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6.1.1 文件与文件系统的概念
1．文件的定义 文件是具有标识符（文件名）的一组相关信息的 集合。标识符是用来标识文件的。不同的系统对 标识符的规定有所不同。文件的确切定义有两种 说法： （1）文件是具有标识符的相关字符流的集合。 （2）文件是具有标识符的相关记录的集合。
3 . 索引分配
在索引分配策略中，系统为每个文件分配一个索 引块，索引块中存放索引表，索引表中的每个表 项对应分配给文件的一个物理块。
4 . i节点
最后一个磁盘分配策略是给每个文件赋予一张称 为i-节点(索引节点)的小型表，其中列出了文件 属性和各块在磁盘上的地址，实例如图6.13所示。
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索引节点编号 索引节点状态 连接指针 访问计数
逻辑设备名
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6.4.2 单级目录结构
文件名 C 文件的物理 位置 日期 时间 其他信 息
bsc
Wps …… 图6.8 单级目录结构
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2 . 路径名 在多级目录结构中，从根目录到末端的数据文件之间只有一条 唯一的路径。我们就可以用路径名惟一的表示一个文件。路径名有 绝对路径名和相对路径名两种表达形式。 绝对路径名，又称为全路径名，是指从根目录到达所要查找文 件的路径名。 相对路径名。在多级目录结构中，如果每次都从根目录开始检 索，会耗费大量的查找时间。为解决此问题，系统引入了当前目录 （又称为工作目录）。用户在一定时间内，可指定某一级的一个目 录作为当前目录（或称工作目录、值班目录），而后用户想访问某 一文件时，便不用给出文件的整个路径名，也不用从根目录开始查 找，只需给出从当前目录到查找的文件间的路径名即可，从而减少 查找路径。
6.1.2 文件的分类、属性及文件系统 的功能
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6.1.1 文件与文件系统的概念
1．文件的定义 文件是具有标识符（文件名）的一组相关信息的 集合。标识符是用来标识文件的。不同的系统对 标识符的规定有所不同。文件的确切定义有两种 说法： （1）文件是具有标识符的相关字符流的集合。 （2）文件是具有标识符的相关记录的集合。
3 . 索引分配
在索引分配策略中，系统为每个文件分配一个索 引块，索引块中存放索引表，索引表中的每个表 项对应分配给文件的一个物理块。
4 . i节点
最后一个磁盘分配策略是给每个文件赋予一张称 为i-节点(索引节点)的小型表，其中列出了文件 属性和各块在磁盘上的地址，实例如图6.13所示。
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索引节点编号 索引节点状态 连接指针 访问计数
逻辑设备名
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6.4.2 单级目录结构
文件名 C 文件的物理 位置 日期 时间 其他信 息
bsc
Wps …… 图6.8 单级目录结构
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第六章文件管理课件
管 理
或汉字构成，用户利用文件名来访问文件，即“按名存取” 1
。
三、文件的分类
操 按文件的性质和用途分类：
作 系
1）系统文件。由操作系统核心和各种系统程序及数据组成
统 的文件。
这类文件通常只允许用户通过操作系统调用执行，不允许
对其进行读写和修改。如编译程序、解释程序以及操作系
统本身。
2）库文件。主要由各种标准子程序库组成。
第
六
这类文件只允许用户对其进行读取、执行，但不允许对
章 其进行修改。如C语言子程序库、PASCAL语言子程序库等。
文 3）用户文件。由用户建立的文件。
件 管
这类文件只由文件主或被授权的用户才能使用。如源程
理 序、目标程序、数据文件等。
2
UNIX操作系统中，文件按组织形式和处理方式分为三类。
操 作
1）普通文件。由字符流组成的文件。UNIX系统中的普通
文 件
随机存取：是根据记录的编号来直接存取文件中的任意一个
管 记录，而无需存取其前面的记录；或者是根据存取命令把读
理
写指针移到欲读写信息处。
9
按键存取：是根据给定的键值或记录名来直接存取纪录式文
操 件中的记录。
作
系
主键：只能唯一确定一条记录。
统
键
次键：能确定一批记录。
第 六 章
文
件
管
理
10
6.3 文件的物理结构与存储设备
统 2）安全可靠。
文件系统能提供各种保护措施，防止对文件信息无意或
有意的破坏，并避免由于各种偶然性事故可能造成文件信息
的损坏，而且为用户提供了一定的保密措施如对文件加密，
以防止用户信息被人“偷窃”。
计算机操作系统文件管理
第六章文件管理
• 在现代计算机系统中，有大量的程序和数据， 需要长期保存，把它们以文件的形式存放在外存 中、需要时可随时将它们调入内存。 •如果由用户直接管理外存上的文件是不能胜任。 •操作系统实现文件管理功能，把对文件的存取、 共享和保护等手段提供给用户，有效地提高系统 资源的利用率。
6．1文件和文件系统
文件操作
• 用户通过文件系统提供的系统调用实施对文件的操作 用户通过文件系统提供的系统调用实施对文件的操作。 1.最基本的文件操作有 最基本的文件操作有：创建文件、删除文件。读文件、 写文件、截断文件和设置文件的读／写位置。 2.文件的“打开”和“关闭”操作 文件的“打开” 关闭”操作：所谓“打开”，是指 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。 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。 3．其它文件操作 其它文件操作：对文件属性的操作，改变文件名、改 变文件的拥有者，查询文件的状态等；
★ 链接方式又可分为隐式链接和显式链接 两种形式。 1．隐式链接 （见图6-8，P194） • 隐式链接分配方式的主要问题在于：它 只适合于顺序访问，它对随机访问是极 其低效的。 • 为了提高检索速度和减小指针所占用的 存储空间，可以将几个盘块组成一个簇， 以簇为单位，将会减小查找指定块的时 间，而且也可减小指针所占用的存储空 间。
3．顺序文件的优缺点 :
优点: 优点 (1)对顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高 的. (2)只有顺序文件才能存储在磁带上，并能有效地 工作。 缺点 : (1)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。 (2)如果想增加或删除一个记录，都比较困难；
• 在现代计算机系统中，有大量的程序和数据， 需要长期保存，把它们以文件的形式存放在外存 中、需要时可随时将它们调入内存。 •如果由用户直接管理外存上的文件是不能胜任。 •操作系统实现文件管理功能，把对文件的存取、 共享和保护等手段提供给用户，有效地提高系统 资源的利用率。
6．1文件和文件系统
文件操作
• 用户通过文件系统提供的系统调用实施对文件的操作 用户通过文件系统提供的系统调用实施对文件的操作。 1.最基本的文件操作有 最基本的文件操作有：创建文件、删除文件。读文件、 写文件、截断文件和设置文件的读／写位置。 2.文件的“打开”和“关闭”操作 文件的“打开” 关闭”操作：所谓“打开”，是指 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。 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。 3．其它文件操作 其它文件操作：对文件属性的操作，改变文件名、改 变文件的拥有者，查询文件的状态等；
★ 链接方式又可分为隐式链接和显式链接 两种形式。 1．隐式链接 （见图6-8，P194） • 隐式链接分配方式的主要问题在于：它 只适合于顺序访问，它对随机访问是极 其低效的。 • 为了提高检索速度和减小指针所占用的 存储空间，可以将几个盘块组成一个簇， 以簇为单位，将会减小查找指定块的时 间，而且也可减小指针所占用的存储空 间。
3．顺序文件的优缺点 :
优点: 优点 (1)对顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高 的. (2)只有顺序文件才能存储在磁带上，并能有效地 工作。 缺点 : (1)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。 (2)如果想增加或删除一个记录，都比较困难；
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第六章文件管理
✓ 优点：有利于文件的顺序存取，且可获得较 高的存取速度
✓ 缺点：要求有足够大的连续盘块空间，不利 于文件的动态增长，且易产生“磁盘碎片”
第六章文件管理
3）链接分配—链接文件 为文件分配离散的盘块，其间（逻辑块间）的逻 辑关系通过链接指针链接形成，链接方式有两种：
➢ 隐式链接：链接指针设置在每个物理盘块最后一个单 元。管理链接文件只需在文件控制块FCB中存储文件头 块信息的盘块号，有时也存储文件尾块信息的盘块号。
按性质与用途划分：系统文件，用户文件，库文件 按数据形式划分：源文件，目标文件，可执行文件 按数据存取方式划分：只读文件，读写文件，只
可执行文件
③ 文件的组成
文件名、基本内容、文件属性（说明信息）
第六章文件管理
④ 文件的结构 • 逻辑结构： 呈现在用户面前的文件自身的组织形式与结构， 根据其基本内容的组织方式可分为有结构文件 和无结构文件
文第件六系章统文件结管构理 模型
② 文件系统类型
FAT VFAT NTFS EXT2 HPFS
注：现代OS一般支持多种文件系统
第六章文件管理
3）文件操作
用户通过文件系统的接口对文件所能实现的操作。
基本操作 创建文件、 删除文件、 读文件、 写文件、设置文件 读写指针
其他操作 目录操作、修改文件属性、设置文件访问权限、更改 文件名
第六章文件管理
Linked Allocation of disk space
第六章文件管理
✓ 优点： 消除外碎片，存储空间利用率提高； 有利于文件动态增长
✓
缺点：
文件的直接存取需多次读盘获取链接 地址（指针），不利于直接存取；可
靠性差
➢ 显式链接：用于链接文件各物理块的指针显式地存放在 内存的一张链表中，分配给文件的所有盘块号都放在该表 中，故该表也称为文件分配表（FAT）
第六章文件管理
① 顺序文件 顺序文件一般是定长记录，记录中的数据项
的类型长度与次序固定，一般还有一个可以唯一 标识记录的数据项，称为键（key），记录按键 值的约定次序组织。
顺序文件常用于批处理应用，对于更新某个 记录的请求的处理性能不佳
第六章文件管理
② 索引文件 建立一张索引表，记录变长记录的长度及逻辑首址
第六章文件管理
2）连续分配—顺序文件 逻辑文件中连续的信息存储到磁盘连续的物理盘块 中所形成的文件（位于同一磁道或相邻磁道）。在 文件控制块FCB（或在目录）中存放文件第一个记 录所存放的盘块号ADRR和文件总的盘块数N
第六章文件管理
Contiguous Allocation of Disk Space
✓ 优点：能提高检索速度大大减少访问磁盘的次数 ✓ 缺点：文件分配表FAT需占用大量空间
第六章文件管理
4）索引分配方式
采用离散分配方式存储文件，为每个文件建立一张索 引表，记录逻辑块与物理块的对应关系，通过查找索引表 获得物理盘块地址。在FCB中放置了索引表指针，它指向 索引表始址，索引表存放在盘块中。
对文件内信息不再划分单位，它是依次的 一串字符流构成的文件文件由字符（字节）序 列构成
第六章文件管理
记录式文件结构
1）组成 文件由若干记录组成，每个记录又由若干数据项组成
✓ 记录：数据的基本单位(存取访问的基本对象) ✓ 数据项：数据的最小单位（指基本数据项）
文件
记录1
记录2
记录n
数据项1
数据项2
逻辑块 0 1 2 3 4
文件
物理块号
0
9
1 16
2
1
3 10
4 25
索引表被存放在专 门的盘块中，该盘 块称为索引块
索引块（盘块） 第六章文件管理
Example of Indexed Allocation
第六章文件管理
✓ 优点：方便直接存取（查找索引表后直接读/写盘块） ✓ 缺点：索引表占用外存空间，需先读索引块，文件很
打开文件与关闭文件
打开：文件属性从外存拷贝到内存打开文件表的一个 表目中，并将该表目的编号返回给用户
关闭：文件从打开文第件六表章文中件管的理表目上删除掉
6.2 文件的逻辑结构
记录式文件结构（又称有结构文件） 用户把文件内的信息按逻辑上独立的含义
划 分信息单位，每个单位称为一个记录 流式文件结构（又称无结构文件）
索引号
长度l 逻辑首址
R0
0
l0
R1
1
l1
…
…
Ri
i
li
…
…
索引表
逻辑文件
注：索引表本身是一个按记录键值排序的定长记录的顺序文件
第六章文件管理
③ 索引顺序文件
顺序文件与索引文件的结合（可减少索引表的长度）
关键字 逻辑地址 A B
Z 索引文件
姓名 An Bing An Kang An Qing Bao Rong Bi Jing Bon Long
其它属性
第六章文件管理 顺序文件
4）存取方法
✓ 顺序存取 按照文件的逻辑地址顺序存取，在记录式 文件中，这反映为按记录的排列顺序来存 取
✓ 随机存取 允许用户根据记录的编号来存取文件的任 一记录
第六章文件管理
6.3 文件的物理结构
1）文件的存储方式 ➢ 连续分配存储方式 ➢ 离散分配存储方式
链接分配方式 索引分配方式
• 物理结构：
文件在物理存储器上的组织形式与存储结构。
其分配方式可分为连续分配、链接分配和索引
分配
第六章文件管理
2）文件系统 ① 用于对文件进行组织、存储与管理的子系统。
用户角度：存储信息和使用信息的接口（按 名存取：命令，程序接口）
系统角度：负责文件存储空间管理
文件系统接口
管理程序集合
管理对象：文件、文件 目录、文件存储空间
数据项n
第六章文件管理
图1： 文件，记录和数据项之间的层次关系
2）类型： 定长记录文件 变长记录文件
… ……l NhomakorabeaR0l
R1
l
Ri
l0
l1
l2 数据项1 数据项2
li 数据项n
定长记录文件
第六章文件管理
R0 R1 R2
Ri
变长记录文件
3）逻辑文件 根据记录的不同组织方式形成不同的逻辑文件
顺序文件 索引文件 索引顺序文件
第六章 文件管理
第六章文件管理
文件管理的功能
✓ 文件的按名存取 ✓ 实现文件的共享、保护和保密 ✓ 文件目录的建立与维护 ✓ 逻辑文件到物理文件的转换 ✓ 文件存储空间的分配和管理 ✓ 提供一组可供用户使用的文件操作
第六章文件管理
6.1 文件和文件系统
1）文件的相关概念
① 文件：具有文件名的一组相关信息的集合。 ② 文件类型
✓ 优点：有利于文件的顺序存取，且可获得较 高的存取速度
✓ 缺点：要求有足够大的连续盘块空间，不利 于文件的动态增长，且易产生“磁盘碎片”
第六章文件管理
3）链接分配—链接文件 为文件分配离散的盘块，其间（逻辑块间）的逻 辑关系通过链接指针链接形成，链接方式有两种：
➢ 隐式链接：链接指针设置在每个物理盘块最后一个单 元。管理链接文件只需在文件控制块FCB中存储文件头 块信息的盘块号，有时也存储文件尾块信息的盘块号。
按性质与用途划分：系统文件，用户文件，库文件 按数据形式划分：源文件，目标文件，可执行文件 按数据存取方式划分：只读文件，读写文件，只
可执行文件
③ 文件的组成
文件名、基本内容、文件属性（说明信息）
第六章文件管理
④ 文件的结构 • 逻辑结构： 呈现在用户面前的文件自身的组织形式与结构， 根据其基本内容的组织方式可分为有结构文件 和无结构文件
文第件六系章统文件结管构理 模型
② 文件系统类型
FAT VFAT NTFS EXT2 HPFS
注：现代OS一般支持多种文件系统
第六章文件管理
3）文件操作
用户通过文件系统的接口对文件所能实现的操作。
基本操作 创建文件、 删除文件、 读文件、 写文件、设置文件 读写指针
其他操作 目录操作、修改文件属性、设置文件访问权限、更改 文件名
第六章文件管理
Linked Allocation of disk space
第六章文件管理
✓ 优点： 消除外碎片，存储空间利用率提高； 有利于文件动态增长
✓
缺点：
文件的直接存取需多次读盘获取链接 地址（指针），不利于直接存取；可
靠性差
➢ 显式链接：用于链接文件各物理块的指针显式地存放在 内存的一张链表中，分配给文件的所有盘块号都放在该表 中，故该表也称为文件分配表（FAT）
第六章文件管理
① 顺序文件 顺序文件一般是定长记录，记录中的数据项
的类型长度与次序固定，一般还有一个可以唯一 标识记录的数据项，称为键（key），记录按键 值的约定次序组织。
顺序文件常用于批处理应用，对于更新某个 记录的请求的处理性能不佳
第六章文件管理
② 索引文件 建立一张索引表，记录变长记录的长度及逻辑首址
第六章文件管理
2）连续分配—顺序文件 逻辑文件中连续的信息存储到磁盘连续的物理盘块 中所形成的文件（位于同一磁道或相邻磁道）。在 文件控制块FCB（或在目录）中存放文件第一个记 录所存放的盘块号ADRR和文件总的盘块数N
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Contiguous Allocation of Disk Space
✓ 优点：能提高检索速度大大减少访问磁盘的次数 ✓ 缺点：文件分配表FAT需占用大量空间
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4）索引分配方式
采用离散分配方式存储文件，为每个文件建立一张索 引表，记录逻辑块与物理块的对应关系，通过查找索引表 获得物理盘块地址。在FCB中放置了索引表指针，它指向 索引表始址，索引表存放在盘块中。
对文件内信息不再划分单位，它是依次的 一串字符流构成的文件文件由字符（字节）序 列构成
第六章文件管理
记录式文件结构
1）组成 文件由若干记录组成，每个记录又由若干数据项组成
✓ 记录：数据的基本单位(存取访问的基本对象) ✓ 数据项：数据的最小单位（指基本数据项）
文件
记录1
记录2
记录n
数据项1
数据项2
逻辑块 0 1 2 3 4
文件
物理块号
0
9
1 16
2
1
3 10
4 25
索引表被存放在专 门的盘块中，该盘 块称为索引块
索引块（盘块） 第六章文件管理
Example of Indexed Allocation
第六章文件管理
✓ 优点：方便直接存取（查找索引表后直接读/写盘块） ✓ 缺点：索引表占用外存空间，需先读索引块，文件很
打开文件与关闭文件
打开：文件属性从外存拷贝到内存打开文件表的一个 表目中，并将该表目的编号返回给用户
关闭：文件从打开文第件六表章文中件管的理表目上删除掉
6.2 文件的逻辑结构
记录式文件结构（又称有结构文件） 用户把文件内的信息按逻辑上独立的含义
划 分信息单位，每个单位称为一个记录 流式文件结构（又称无结构文件）
索引号
长度l 逻辑首址
R0
0
l0
R1
1
l1
…
…
Ri
i
li
…
…
索引表
逻辑文件
注：索引表本身是一个按记录键值排序的定长记录的顺序文件
第六章文件管理
③ 索引顺序文件
顺序文件与索引文件的结合（可减少索引表的长度）
关键字 逻辑地址 A B
Z 索引文件
姓名 An Bing An Kang An Qing Bao Rong Bi Jing Bon Long
其它属性
第六章文件管理 顺序文件
4）存取方法
✓ 顺序存取 按照文件的逻辑地址顺序存取，在记录式 文件中，这反映为按记录的排列顺序来存 取
✓ 随机存取 允许用户根据记录的编号来存取文件的任 一记录
第六章文件管理
6.3 文件的物理结构
1）文件的存储方式 ➢ 连续分配存储方式 ➢ 离散分配存储方式
链接分配方式 索引分配方式
• 物理结构：
文件在物理存储器上的组织形式与存储结构。
其分配方式可分为连续分配、链接分配和索引
分配
第六章文件管理
2）文件系统 ① 用于对文件进行组织、存储与管理的子系统。
用户角度：存储信息和使用信息的接口（按 名存取：命令，程序接口）
系统角度：负责文件存储空间管理
文件系统接口
管理程序集合
管理对象：文件、文件 目录、文件存储空间
数据项n
第六章文件管理
图1： 文件，记录和数据项之间的层次关系
2）类型： 定长记录文件 变长记录文件
… ……l NhomakorabeaR0l
R1
l
Ri
l0
l1
l2 数据项1 数据项2
li 数据项n
定长记录文件
第六章文件管理
R0 R1 R2
Ri
变长记录文件
3）逻辑文件 根据记录的不同组织方式形成不同的逻辑文件
顺序文件 索引文件 索引顺序文件
第六章 文件管理
第六章文件管理
文件管理的功能
✓ 文件的按名存取 ✓ 实现文件的共享、保护和保密 ✓ 文件目录的建立与维护 ✓ 逻辑文件到物理文件的转换 ✓ 文件存储空间的分配和管理 ✓ 提供一组可供用户使用的文件操作
第六章文件管理
6.1 文件和文件系统
1）文件的相关概念
① 文件：具有文件名的一组相关信息的集合。 ② 文件类型