第七章 文件系统

（1）顺序结Biblioteka （连续结构）：将一个在逻辑上连续的文 件信息依次存放到物理块中。
特点：一个文件占有若干连续的物理块。 磁盘空间 … 块18 … 首块=18 块数=5 ... FCB 块19
块20
块21 块22
...
优点：知道文件在存储设备上的起始地址和文件长度后能快速存取。 缺点：文件一旦确定后不易改变，不利于文件的扩充和增生，且文 件进行某些部分删除后会留下无法使用的零头空间。
7.4.1 文件控制块与目录项 – 文件控制块(FCB) • 文件存在的标志，其中保存系统管理文件 需要的全部信息 – 目录项 • 目录文件中的一项，内容为FCB
7.4.2 文件目录与目录文件 – 文件目录 • 用于检索文件的目录 – 目录文件 • 内容为目录项的文件
目录项1＝FCB1
目录项2＝FCB2
7.6 文件的保护、保密与安全
• 保护：防止用户对文件进行非授权的访问 • 保密：防止文件内容泄露 • 安全：防止文件被破坏
7.6.1文件的保护 1.存取控制矩阵
f1 …… fj …… fn
u1 a11….… a1j ……. a1n
… … …… … …… ... ui ai1 …… aij ….… ain … … …… … …… ... um am1 ….. amj ….… amn 优点：简单，一目了然
2.二级目录
二级目录结构主要由主目录（系统目录）和用户文件目录构成，所有 的用户目录均登记于系统目录中，每个用户目录下登记着该用户 的文件。 优点：较好地解决了重名问题，并且使搜索时间变短。 缺点：不能将文件加以分类；当用户文件较多时其查找速度仍比较慢。 wang的文件目录
主目录
用户名 其它 始址 … wang zhang … … … … … … …
FCB主部 … 文件号 … 共享计数 … 修改标志 …
2.用户打开文件表
文件描述符 打开方式 读/写指针 系统打开文件表入口
… … … ……
3.用户打开文件表与系统打开文件表之间的联系
其他 系统打开文件表入口 … … … … 共享计数 … 2 … 其他 … … …
进程P1的用户打开文件表 其他 系统打开文件表入口 … … … …
顺序探查法：如发生冲突，则在冲突位置开始顺序探查 第一个空闲的存储位置。 …
hash(key)=addr：
冲突计数 空闲标志
原记录内容 （包括key）
一个记录
…
保存记录：
计算addr=hash(key) 对应冲突记数加1 T
本记录空闲
F
标记为占用 填记录内容
顺取下一个
查找记录：
计算addr=hash(key)
系统打开文件表
进程P2的用户打开文件表
7.7.2 外存空间的管理
1.空闲块表
首空闲块 空闲块数 12 7 38 27 96 4 0 －
2.空闲块链
…
块12
…
块27
…
块38 块39
…
3.字位映像图
1 0 … 1 … 0
7.8 文件系统的界面
1.创建文件 命令形式：creat(path_name,fcb_args) 参数含义：path_name:文件路径名 fcb_args:FCB中的其他参数 2.打开文件 命令形式：fd=open(path_name,mode) 参数含义： path_name:文件路径名 mode:打开方式 3.关闭文件 命令形式：close(fd) 参数含义：fd:文件描述符
编号： 0 1 … … k
记录
记录 记录
… …
n-1
记录
读/写指针
注：流式文件是记录式文件的特例。
7.3.2 文件的物理组织 1.文件的物理结构又称文件的存储结构，指文件在外存上 的存储组织形式。 • 考虑因素 – 记录格式 • 等长或不等长, 流式不必考虑 – 空间开销 • 除保存文件内容之外的存储开销 – 访问速度 • 随机访问速度 – 长度变化 • 动态增长 2.文件的物理结构有：顺序结构、链接结构、索引结构、 散列结构、倒排结构
学生档案
No. 9005011 9005032 9005040 9005045 9005023 记录地址 5274 2189 3092 2010 1098
Dept 计算机 化学 数学 经济
记录地址 5274,2010 3092 2189 1098
以No.为主键的主索引
以Dept.为主键的主索引
7.4 文件目录
…
目录项n＝FCBn
文件目录
7.4.3 单级目录和多级目录 1.单级目录 单级目录结构把系统中的所有文件都建立在一目 录下，每个文件占用其中一个目录项。当建立 文件时，就在文件目录下增加一个空的目录项， 并填入相应的内容；当删除一个文件时，根据 文件名查找相应的目录项，找到对应的目录项 后将内容全部置空。 优点：简单。 缺点：文件说明项只能按顺序存放，文件重名， 搜索效率低。
7.4.5 根目录与当前目录（自学） 7.4.6 文件目录的查找 1.由根目录开始查找 2.由当前目录开始查找 查找算法： （1）顺序查找 （2）Hash查找 （3）对分查找
7.5 文件的共享
7.5.1 文件共享的目的 – 节省存储空间 – 进程相互通讯 7.5.2 文件共享的模式 – 不同时使用 – 同时使用 7.5.3 文件共享的实现 – 公共目录 – 连接 – 共享说明
取addr对应记录的冲突记数count
T 无此记录
count=0
T
F 本记录空闲 F
key=key’?
顺取下一记录
T
找到
F
T
h(key)=h(key’)? F
count:=count-1
T
count=0 F 顺取下一记录
无此记录
删除记录：
调用查找过程(key)
F
错误返回
找到
T
置空闲标志 (找到记录)
（2）链接结构（串联结构）：用非连续的物理块来存放信息，物 理块之间没有物理块号的顺序，其中每个物理块中有一个指针， 指向其后续的另一个物理块，从而使得存放同一个文件的物理 块连接成一个串联队列。
磁盘空间
…
块18 … 首块=18 块数=3 ... FCB ... ... 块80
...
块92
特点：一文件可存于不连续块中，块间以指针相连。 优点：不必在文件说明信息中指明文件的长度，只需指 明文件第一个块号即可，文件长度可以动态增长，只 要调整连接指针就可以在任何一个信息块之间插入或 删除一信息块。 缺点：只能按队列中的指针顺序搜索，效率较低，而且 只能顺序存取，不能随机存取。
7.3 文件的组织
7.3.1 文件的逻辑组织 一、流式文件（无结构文件） 无结构的流式文件是相关的有序字符的集合，文件的长 度即为所含的字符数。如：源程序文件和目标代码程 序等。
编号： 0 1 … … k 字节 … … n-1 字节
字节 字节
读/写指针
二、记录式文件（有结构文件） 有结构的记录式文件即由若干个相关的记录构成的文件。 如果文件中所有记录的长度都相等，则称为等长记录文件； 如果文件中各记录的长度不相等，则称为变长记录文件。 文件的长度即为各记录的长度之和。
第七章 文件系统
7.1 文件与文件系统
一、文件的概念 1.定义：文件是具有符号名而且在逻辑上具有完整意义的 信息项的序列。
编号：
0
1
信息项
…
…
k
信息项
…
…
n-1
信息项
信息项
读(写)指针 2.文件的分类 二、文件系统 定义：文件与管理文件的程序集合称文件系统。
7.2 文件的访问方式
一、顺序访问 • 从文件起始位置开始顺序访问 • 从文件中间某处开始顺序访问 二、随机访问 • 按记录编号随机访问 • 按关键字随机访问
[例]设散列函数h(n)=(676*l1+26*l2+l3)(mod t)，t＝11，li为键n的第i个 英文字母序号。键表长11，键名为英文字母。按线性散列法计算将 任意7个键放入链表中所用的计算次数。这里令a＝2，c＝1。 解：设7个关键字分别为：zhl，ouy，lwj，yks，lxz，suy，hls 则有：h(n)=(767*l1+26*l2+l3) mod 11 （1）线性散列法：hi(k)=(h1(k)+2i) mod 11 h(zhl)=(676*26+26*8+12) mod 11＝9 h(ouy)=(676*15+26*21+25) mod 11 =8 h(lwj)=(676*12+26*23+10) mod 11=8 h2＝（8+2*2） mod 11＝1 h(yks)=(676*25+26*11+19) mod 11=1 h2＝（1+2*2） mod 11＝5 h(lxz)=(676*12+26*24+26) mod 11=6 h(suy)=(676*19+26*21+25) mod 11=6 h2＝（6+2*2） mod 11＝10 h(hls)=(676*8+26*12+19) mod 11＝8 h2＝（8+2*2）mod 11＝1 h3＝（8+2*3）mod 11＝3
4.指针定位 命令形式：seek(fd,offset) 参数含义：fd:文件描述符 offset:新的指针定位 5.读文件 命令形式：read(fd,nrcd,buf) 参数含义：fd:文件描述符 nrcd:读入记录个数 buf：内存起始位置 6.写文件 命令形式：write(fd,nrcd,buf) 参数含义： （同上）
aij:
R W E A M D