第五章文件系统
文件系统课件
序号 1 2 3 4
第 一 空 闲 盘 块 号 2 9 1 5 —
空 闲 盘 块 数 4 3 5 —
图6-21 空闲盘块表
文件系统
2) 存储空间的分配与回收 空闲盘区的分配与内存的动态分配类似，同样是采用首 次适应算法、循环首次适应算法等。例如，在系统为某新创 建的文件分配空闲盘块时，先顺序地检索空闲表的各表项， 直至找到第一个其大小能满足要求的空闲区，再将该盘区分 配给用户(进程)，同时修改空闲表。系统在对用户所释放的 存储空间进行回收时，也采取类似于内存回收的方法，即要 考虑回收区是否与空闲表中插入点的前区和后区相邻接，对 相邻接者应予以合并。
读缓冲区相应字节到目标地址m
读22#扇区在FAT表中对应行得到下 一个扇区号（55#）
读55#扇区入内存 缓冲区
读22#扇区入内存 缓冲区
读缓冲区相应字节到目标地址m+? 成功返回
文件系统
• MS-DOS系统只有一张文件分配表FAT16， 在FAT的每个表项中存放下一个盘块号。对 于1.2M的软盘，假设盘块的大小为512字节， 则FAT表的容量为____。
文件系统
FCB中存放的内容称为文件的属性，属性可以包括：
(1) 文件类型。可以从不同的角度来规定文件的类型，如 源文件、目标文件及可执行文件等。
(2) 文件长度。文件长度指文件的当前长度，长度的单位 可以是字节、字或块，也可能是最大允许的长度。
(3) 文件的物理位置。该项属性通常是用于指示文件在哪 一个设备上及在该设备的哪个位置的指针。
文件系统
硬 链 接
ln file4 file5
文件系统
符号链接
• ln –s /user/f1 /zll/f2 • f2文件中的内容为/user/f1
第5章文件系统习题及答案
（2）链接结构
链接结构文件的逻辑记录是顺序的，但在存储空间中不必选择连续
的物理块，每个物理块的最后一个单元中用来存放物理块之间的链接指
针。要将文件占用的第一块的物理地址登记在文件目录中。
链接结构与顺序结构都只适合于顺序存取，不适宜随机访问，而下
面介绍的索引结构文件适于随机访问。
（3）索引结构
索引结构是实现非连续存储的另一种方法，索引结构为每个文件建立
盘面被划分成相等的扇区，各扇区的编号称为扇区号。磁盘上任何一块
的位置可由三个参数确定：柱面号、磁头号、扇区号。所以，应该选择
（B）、（C）、（D）。
4．如果按文件的用途来分类，可将文件分为_________。
（A）系统文件
（B）永久文件
（C）用户文件
（D）逻辑文件
（E）库文件
【解析】按文件的用途来分类，可将文件分为：系统文件、用户文
盘驱动器等设备。把存储介质的物理单位定义为卷，例如，一盘磁带、
一张软盘片、一个磁盘组都可称为一个卷。把存储介质上连续信息所组
成的一个区域称为块（物理记录）。块是主存储器与这些设备进行信息
交换的单位。目前常用的存储设备是磁带机和磁盘机。
所以，应该选择（A）、（B）、（C）、（D）。
3．磁盘上一物理块的位置可由参数_________确定。
（E）索引结构
【解析】由于存储设备的类型不同、特性各异，因而文件在相应存
储介质上的组织方式也有差异。通常文件的存储结构有三种：顺序结
构、链接结构和索引结构。
（1）顺序结构
一个文件被存放到连续相邻的块上，其逻辑记录顺序和物理块的顺序
相一致，这类文件称顺序文件或连续文件。文件占用的第一块的物理地
操作系统中的文件系统与目录管理技术
操作系统中的文件系统与目录管理技术一、文件系统概述文件系统是操作系统中的一个重要组成部分，它负责管理存储在存储设备中的文件和管理存储设备本身。
文件系统的功能包括存储管理、文件管理和访问控制等。
文件系统的设计直接影响着系统的性能、可靠性和扩展性。
目前主流的操作系统都使用了一种文件系统来组织和管理存储设备中的文件，比如Windows系统使用了NTFS文件系统，Linux系统使用了ext文件系统。
二、文件系统的特点文件系统具有以下几个特点：1.文件系统是操作系统的一部分，负责管理存储设备上的文件和目录。
2.文件系统涉及到文件的创建、读取、写入和删除等操作，还要负责存储空间的分配和管理。
3.文件系统需要提供一套机制来确保文件的安全性，包括访问控制、权限管理和数据完整性等。
4.文件系统还需要提供一些额外的功能，比如文件压缩、加密、备份和恢复等。
三、文件系统的组成文件系统主要由以下几个部分组成：1.文件：文件系统的基本组成单位，是存储在存储设备中的数据集合。
文件可以是文本文件、图像文件、音频文件、视频文件等。
2.目录：用来组织和管理文件的一种特殊文件，可以包含文件和其他目录。
目录可以形成一个树状结构，在树的顶端是根目录，包含了系统中所有文件和目录的信息。
3.文件描述符：用来描述文件的一种数据结构，包含了文件的元数据和存储位置等信息。
文件描述符是文件系统中的一个重要概念，它使文件系统可以管理和操作文件。
4.存储空间管理器：用来管理存储设备的空间，包括分配存储空间、释放存储空间和维护存储空间的结构等功能。
四、目录管理技术1.目录结构目录结构是文件系统中非常重要的一部分，它用来组织和管理文件和目录。
常见的目录结构包括层次目录结构、扁平目录结构和混合目录结构等。
（1）层次目录结构：采用树状结构来组织文件和目录，每个目录可以包含多个文件和子目录。
层次目录结构是文件系统中最常见的一种目录结构，比如Unix系统和Linux系统都使用了层次目录结构。
章节练习第5章文件系统
操作系统章节练习第5章文件系统一、单项选择题题目11．按文件用途来分，编译程序是（）。
A. 用户文件B. 档案文件C. 系统文件D. 库文件题目22．在UNIX/Linux系统中，用户程序经过编译之后得到的可执行文件属于（）。
A. ASCII文件B. 普通文件C. 目录文件D. 特殊文件题目33．特殊文件是与（）有关的文件。
A. 文本B. 图像C. 硬件设备D. 二进制数据题目44．操作系统是通过（）来对文件进行编辑、修改、维护和检索。
A. 按名存取B. 数据逻辑地址C. 数据物理地址D. 文件属性题目55．下列描述不属于文件系统功能的是（）。
A. 建立文件目录B. 提供一组文件操作C. 实现对磁盘的驱动调度D. 管理文件存储空间题目66．文件的逻辑组织是（）的文件组织形式。
A. 在外部设备上B. 从用户观点看C. 虚拟存储D. 目录题目77．由一串字符序列组成，文件内的信息不再划分可独立的单位，这是指（）。
A. 流式文件B. 记录式文件C. 顺序文件D. 链接文件题目88．数据库文件的逻辑结构形式是（）。
A. 流式文件B. 档案文件C. 记录式文件D. 只读文件题目99．在以下的文件物理存储组织形式中，常用于存放大型系统文件的是（）。
A. 连续文件B. 链接文件C. 索引文件D. 多重索引文件题目1010．链接文件解决了连续文件存在的问题，它（）。
A. 使用指针存入主存，速度快B. 适合于随机存取方式C. 不适用于顺序存取D. 提高了存储空间的利用率题目1111．文件系统为每个文件另建立一张指示逻辑记录和物理记录之间的对应关系表，由此表和文件本身构成的文件是（）。
A. 连续文件B. 链接文件C. 索引文件D. 逻辑文件题目1212．文件名与（）的转化是通过文件目录来实现的。
A. 逻辑地址B. 物理地址C. 文件内部名D. 文件记录题目1313．如果文件系统中有两个文件重名，不应采用（）结构。
A. 单级目录B. 树形目录C. 二级目录D. 非循环图目录题目1414．文件系统采用二级文件目录可以（）。
操作系统——文件系统PPT课件
缺点：顺序存取效率高，随机存取效率太低，如果访问文件最后 的内容，实际上是访问整个文件。（参考上图，理解这句话）
链接文件更适合于小型文件系统。
为了克服串联文件的存取效率太低的问题，引入文件映 照技术，即把串联文件中的链接字集中在一结构中。 DOS、WINDOWS系统采用（文件分配表）
文件A的目录项 文件A的 属性信息
起始块号: 5 长度: 7 ...
文件B的目录项 文件B的 属性信息
起始块号: 12 长度: 3
...
磁盘存储空间
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
优点：结构简单、实现容易 缺点：不利于文件动态扩充；创建文件时要求给出文件大小，
用户不方便
串联文件结构：文 件信息存于若干不 一定连续的磁盘块 中。每个物理块的 最末一个字(或第一 个字)作为链接字， 指出后继块号。链 首指针存在文件FCB 中，文件的结尾块 的指针为“∧”。
2
5.1 文件管理基本理论
文件 是具有名字的一组相关信息的有序集合，存放在外部存 储器中。 组成：文件名 + 属性 + 文件体
文件名：有限长度的字符串（注意DOS、Windows 、Linux系统文件名） 文件属性：包括文件类型、大小、物理位置、存
取控制、建立或修改日期… 文件体：
3
பைடு நூலகம்件分类
文件系统通常以磁盘分区划分，每个分区对应一 个独立的文件系统。
文件系统管理的对象：文件+目录+磁盘存储空间
操作系统原理及应用(Linux)第5章 文件管理
Addr[11]
Addr[12] 一次间接
…
Addr[13] 二次间接
Addr[14] 三次间接
…
物理块
… …
… …
混合索引表
假设1个磁盘块4KB，一个索引表项占4B, 直接索引表引出磁盘块 12个
12*4KB=48KB 一级索引表引出文件磁盘块的数量
4KB/4B=1K个 支持的文件长度 1K*4KB=4MB 二级索引表引出文件磁盘块的数量1K*1K 支持的文件长度 1K*1K*4KB=4GB 三级索引表引出文件磁盘块的数量1K*1K*1K 支持的文件长度 >1K*1K*1K*4KB=4TB
…… ……
666 7771
文 索引表指针
件 说 明
索引表
逻辑 块号
0
1 2 3
物理 块号
26
文 件
索引表指针
说
明
索引表
逻辑 块号
0
1 2 3
4
物理 块号
NULL
27
优点：既能方便迅速地实现随机存取，又能满足文件动态 增长的需要。 缺点：增加了索引表带来的存储空间开销。
2．多级索引（类似多级页表）
1．数据项 数据项是描述一个对象的某种属性的字符集，是数据组织中可以命名的最 小逻辑数据单位。 2．记录 记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。 3．文件 文件是由创建者定义的、具有文件名的一组相关信息的集合。
4
5.1.2 文件系统
文件系统是操作系统中对文件进行管理和操作的软件机构与数据的 集合，即文件管理系统。 1．文件系统的需解决的问题 （1）有效地分配存储器的存储空间。 （2）提供一种组织数据的方法。数据在辅存设备上的分布构成了文件的 物理结构，实现了“按名存取”的功能。 （3）提供合适的存取方法。 （4）提供一组服务，以执行所需要的操作。这些操作包括创建文件、撤 消文件、组织文件、读文件、写文件、传输文件和控制文件的访问权限 等。
操作系统中的文件系统
操作系统中的文件系统文件系统是计算机操作系统中一种重要的组成部分，它管理着计算机硬盘或其他存储设备上的文件和目录结构，并提供了对这些文件的访问和操作功能。
在操作系统中，文件系统承担着多个重要的角色和功能，为用户和应用程序提供了高效的文件管理和数据存储服务。
一、文件系统的概念和功能文件系统是计算机操作系统中负责管理文件和目录的一种机制。
它将硬盘或其他存储设备划分为不同的区域，并将这些区域组织成文件和目录的层次结构。
文件系统提供了对这些文件和目录的创建、读取、写入、删除等操作，以及对文件的共享和权限管理等功能。
文件系统的主要功能可以总结如下：1. 存储管理：文件系统将物理存储设备抽象为逻辑上的文件和目录，负责存储和管理这些文件的数据。
2. 文件访问和操作：文件系统提供了对文件的读取、写入、删除等基本操作，使得用户和应用程序可以方便地对文件进行访问和操作。
3. 目录管理：文件系统通过目录结构来组织文件，使得用户可以根据特定的目录路径快速定位和访问所需的文件。
4. 文件共享：文件系统允许多个用户或应用程序同时访问和共享同一个文件，提供了对文件的并发访问和保护机制。
5. 权限管理：文件系统可以为每个文件或目录设置不同的访问权限，保护用户的数据安全和隐私。
6. 缓存和缓冲区管理：文件系统通过缓存和缓冲区技术来提高文件的读取和写入效率，减少对物理存储设备的访问次数。
二、文件系统的组成和结构文件系统由多个组成模块和数据结构构成，包括文件控制块、目录、索引节点、位图和日志等。
1. 文件控制块（FCB）：每个文件在文件系统中都对应一个文件控制块，用于存储文件的属性信息和数据块的指针等。
文件控制块包含了文件名、文件大小、创建时间、修改时间、访问权限等属性，以及指向文件数据块的指针。
2. 目录：目录用于组织和管理文件和子目录，形成文件系统中的层次结构。
目录中包含了文件名和对应的文件控制块的指针，通过目录可以查找和定位到具体的文件和目录。
计算机操作系统文件管理ppt课件
第5章 文件管理系统 两级索引分配
主索引
360 740
第 二 级 索引
360 105 106 254
…
740 356 357
1 1 25
…
…
1 1 25
985
…
…
…
…
…
磁盘空间 0 1 2
两 105 级 106 索
引 分 254 配
356 357
985
第5章 文件管理系统
索引分配的优点:
第5章 文件管理系统
5.1.2 文件系统
文件系统是操作系统中负责管理和存取文件信 息的软件机构，它是由管理文件所需的数据结 构和相应的管理软件以及访问文件的一组操作 组成。 从系统的角度看：文件系统是一个负责文件存 储空间管理的机构。 从用户的角度看：文件系统是用户在计算机上 存储信息、和使用信息的接口。
第5章 文件管理系统
5.3.3 文件照映
FAT：文件分配表，磁盘格式化后建立。 FAT每个表项对应磁盘的一个盘块，其中用 来存放分配给文件的下一个盘块的块号
第5章 文件管理系统
FCB A 4
FCB B 9
FA T
0
1
2
3
6
4
EO F
5
11
6
7
8
10
9
5
EO F
第5章 文件管理系统
链接分配方式虽然解决了连续分配方式所存在的 问题， 但又出现了另外两个问题，
第5章 文件管理系统
第5章 文件管理系统
第5章 文件管理系统
5.1.1 什么是文件
1.文件的定义 文件是计算机系统中信息存放的一种组织形式，目前 尚无严格的定义，下面给出两种有代表性的解释：
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在UNIX文件系统中，文件的路径
名有两种表示形式，它们是 绝对路径名 和 ___相__对__路__径__名____ ；
其 中 ， 以 “ /” 开 始 的 路 径 名 表 示 __绝__对__路__径__名_____。
在UNIX系统中，基本的文
件 类 型 分 为 普通文件
，
___目__录__文__件_____和 __特__别__文_件___。
第五章 文件系统
文件及文件类型、功能 文件的逻辑组织、物理组织 目录文件 文件的存储空间管理 文件的共享及安全性
பைடு நூலகம்
1．一般说来，文件系统应具备哪些 功能？
答：（1）文件管理 （2）目录管理 （3）文件存储空间的管理 （4）文件的共享和保护 （5）提供方便的接口
判断对错并改正
在采用树型目录结构的文件系
统 中 ， 各 用不户同的用文户件的名文必件须名互可不
相同。（以相同）
在以下的文件物理存储组织形式中，
（A）常用于存放大型的系统文件。
A．连续文件 B．串连文件 C．索引文件 D．多重索引文件
在下述文件系统目录结构中，能
够用多条路径访问同一文件（或目录）
的目录结构是（ D ）。
A．单级目录 B．二级目录 C．纯树型目录 D．非循环图目录