1、第六章 文件管理,操作系统,Page 1,2019/11/6,第六章 文件管理,文件和文件系统 文件的逻辑结构 外存分配方式 目录管理 文件存储空间的管理 文件共享与文件保护 数据一致性控制,Page 2,2019/11/6,目录管理,实现“按名存取” 文件系统最基本的功能 提高对目录的检索速度 加快目录检索速度，从而提高文件存取速度 文件共享 一份文件副本供不同用户使用 允许文件重名 允许不同用户对不同文件取相同的名字,Page 3,2019/11/6,目录管理,文件控制块和索引结点 目录结构 目录查询技术,Page 4,2019/11/6,文件控制块和索引结点,文件控制块（FCB） 是用于
2、描述和控制文件的数据结构 文件管理程序可借助FCB中的信息对文件施以各种操作 文件控制块的有序集合称为文件目录，即一个文件控制块就是一个文件目录项 通常，一个文件目录本身也被看作是一个文件， 称为目录文件,Page 5,2019/11/6,文件控制块和索引结点,文件控制块中的信息 基本信息类 文件名 文件的物理位置 文件的逻辑结构 文件的物理结构 文件控制信息类 文件拥有者权限 核准用户权限 一般用户权限 使用信息类 文件建立日期 文件修改日期,Page 6,2019/11/6,文件控制块和索引结点,MS-DOS的文件控制块,文件控制块 (FCB) 包含的信息： 图6-14示出了MS-DOS中
3、的文件控制块，其中含有文件名、 文件所在的第一个盘块号、文件属性、文件建立日期和时间 及文件长度等。FCB的长度为32个字节，对360KB的软盘， 总共可包含112个FCB，共占4KB的存储空间。,Page 7,2019/11/6,文件控制块和索引结点,索引结点 索引结点的引入 文件目录通常放在磁盘上，当文件很多时，占用大量磁盘空间 检索文件过程中，只需使用文件名，而不用其他信息 将文件描述信息单独形成一个数据结构，称为索引结点，也称为i结点 在文件目录中的每个目录项，仅包含文件名和指向索引结点的指针 引入索引结点后，使文件的目录项更小，占用磁盘空间少，检索速度加快,Page 8,2019/1
4、1/6,文件控制块和索引结点,UNIX的文件目录,14B,2B,Page 9,2019/11/6,文件控制块和索引结点,若每个FCB为64B，盘块大小为1KB，则每盘块可存放16个FCB，若某文件系统有640个FCB，需占用40个盘块 若按前述方法只存文件名和索引节点号，每个目目录项占16B，每盘块可存64个目录项，640个FCB只占10个盘块，查找目录时间大大缩短,Page 10,2019/11/6,文件控制块和索引结点,磁盘索引结点：存放在磁盘 文件主标识符 文件类型 文件存取权限 文件物理地址 ：13个地址项 文件长度 文件连接计数：共享 文件存取时间,Page 11,2019/11/6
5、,2) 磁盘索引结点,每个文件有惟一的磁盘索引结点，它主要包括以下内容： 文件主标识符：拥有该文件的个人或小组的标识符。 文件类型：包括正规文件、目录文件、或特别文件。 文件存取权限：指个类用户对文件的存取权限。 文件物理地址：每个索引结点中含有13个地址项。 文件长度：指以字节为单位的文件长度。 文件连接计数：表明在本文件系统中，所有指向该文件名的指针计数。 文件存取时间：指出本文件最近被进程存取的时间，最近被修改的时间及索引结点最近被修改的时间。,Page 12,2019/11/6,文件控制块和索引结点,内存索引结点：存放在内存 索引结点编号 状态：指示i结点是否上锁或被修改 访问计数：进
6、程访问此i结点数 文件所属文件系统的逻辑设备号 链接指针：设置有分别指向空闲链表和散列队列的指针,Page 13,2019/11/6,3) 内存索引结点 存放在内存中的索引结点，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，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。,Page 14,2019/11/
7、6,目录管理,文件控制块和索引结点 目录结构 目录查询技术,Page 15,2019/11/6,目录结构,单级目录结构 整个系统只建立一张目录表，每个文件占一个目录项,单级目录,Page 16,2019/11/6,目录项例,Page 17,2019/11/6,目录结构,单级目录优点 简单 能实现按名存取 单级目录缺点 查找速度慢 不允许重名 不便于实现文件共享 单级目录只实现了目录管理的第一项功能，即 “按名存取”,Page 18,2019/11/6,目录结构,两级目录 为每个用户建立一个单独的用户文件目录UFD(User File Directory)，由用户所有文件的FCB组成 在系统中建
8、立主文件目录MFD（Master File Directory），每个用户目录文件在主文件目录中占一个目录项,Page 19,2019/11/6,目录结构,Page 20,2019/11/6,目录结构,两级目录的优点 提高了检索目录的速度 在不同的用户目录中， 可以使用相同的文件名 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,Page 21,2019/11/6,目录结构,目录文件：由文件的目录项组成的文件 多级目录结构 多级目录结构又称为树形目录结构 主目录称为根目录，数据文件称为树叶，其他目录作为树的结点 为提高文件系统的灵活性，允许一个目录文件中的目录项既作为目录文件的FCB
9、，又是数据文件的FCB 根据这个递归定义就形成了一个倒立的树的结构。对于一棵树，它有一个树根（只有一个，根目录），在树根上可以长树叶（一般文件），也可以长树枝（子目录文件）；对于每个树技又可以长树枝，也可以长树叶,Page 22,2019/11/6,目录结构,Page 23,2019/11/6,Page 24,2019/11/6,目录结构,路径名 在树形目录结构中， 从根目录到任何数据文件， 都只有一条惟一的通路。 在该路径上从树的根(即主目录)开始， 把全部目录文件名与数据文件名，依次地用“/”（或“”）连接起来， 即构成该数据文件的路径名(path name) 系统中的每一个文件都有惟一的
10、路径名 DOS WINDOWS系统中文件路径名 ART BIUI D BP UNIX系统中文件路径名 /A/R/T /B/IU/I /D /B/P,Page 25,2019/11/6,Page 26,2019/11/6,(2) 路径名。 在树形目录结构中，从根目录到任何数据文件，都只有一条惟一的通路。在该路径上从树的根(即主目录)开始，把全部目录文件名与数据文件名，依次地用“/”连接起来，即构成该数据文件的路径名(path name)。系统中的每一个文件都有惟一的路径名。 例如，在图 6-18 中用户B为访问文件J，应使用其路径名/B/F/J来访问。,Page 27,2019/11/6,目录结
11、构,当前目录 为每个进程设置一个“当前目录”，又称为“工作目录”。进程对各文件的访问都相对于“当前目录”而进行 把从当前目录开始直到数据文件为止所构成的路径名，称为相对路径名(relative path name) 把从树根开始的路径名称为绝对路径名(absolute path name),Page 28,2019/11/6,(3) 当前目录(Current Directory)。 当一个文件系统含有许多级时，每访问一个文件，都要使用从树根开始直到树叶(数据文件)为止的、包括各中间结点(目录)名的全路径名。同时由于一个进程运行时所访问的文件，大多仅局限于某个范围，因而非常不便。基于这一点，可为
12、每个进程设置一个“当前目录”，又称为“工作目录”。进程对各文件的访问都相对于“当前目录”而进行。此时各文件所使用的路径名，只需从当前目录开始，逐级经过中间的目录文件，最后到达要访问的数据文件。把这一路径上的全部目录文件名与数据文件名用“/”连接形成路径名。如用户B的当前目录是F，则此时文件J的相对路径名仅是J本身。这样，把从当前目录开始直到数据文件为止所构成的路径名，称为相对路径名(relative path name)；而把从树根开始的路径名称为绝对路径名(absolute path name)。,Page 29,2019/11/6,目录结构,增加和删除目录 不删除非空目录 当目录(文件)不
13、空时， 不能将其删除，而为了删除一个非空目录，必须先删除目录中的所有文件，使之先成为空目录， 后再予以删除 可删除非空目录 当要删除一目录时，如果在该目录中还包含有文件，则目录中的所有文件和子目录也同时被删除,Page 30,2019/11/6,目录管理,文件控制块和索引结点 目录结构 目录查询技术,Page 31,2019/11/6,目录查询技术,线性检索法,查找/usr/ast/mbox的步骤,Page 32,2019/11/6,目录查询技术,Hash法 系统利用用户提供的文件名并将它变换为文件目录的索引值，再利用该索引值到目录中去查找 Hash法中的冲突处理方法 在利用Hash法索引查找目录时，如果目录表中相应的目录项是空的，则表示系统中并无指定文件 如果目录项中的文件名与指定文件名相匹配， 则表示该目录项正是所要寻找的文件所对应的目录项，故而可从中找到该文件所在的物理地址 如果在目录表的相应目录项中的文件名与指定文件名并不匹配，此时须将其Hash值再加上一个常数形成新的索引值， 再返回到第一步重新开始查找,Page 33,2019/11/6,第六章 文件管理,文件和文件系统 文件的逻辑结构 外存分配方式 目录管理 文件存储空间的管理 文件共享与文件保护 数据一致性控制,Page 34,2019/11/6,END,操作系统,Page 35,2019/11/6,
