操作系統(tǒng)課件第六章4

1、Operating SystemOperating SystemPage 14/23/2022Operating SystemOperating Systemq文件和文件系統(tǒng)文件和文件系統(tǒng)q文件的邏輯結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu)q外存分配方式外存分配方式q目錄管理目錄管理q文件存儲空間的管理文件存儲空間的管理q文件共享與文件保護(hù)文件共享與文件保護(hù)q數(shù)據(jù)一致性控制數(shù)據(jù)一致性控制Page 24/23/2022Operating SystemOperating Systemq實現(xiàn)實現(xiàn)“按名存取按名存取”v文件系統(tǒng)最基本的功能文件系統(tǒng)最基本的功能q提高對目錄的檢索速度提高對目錄的檢索速度v加快目錄檢索速度，從而

2、提高文件存取速度加快目錄檢索速度，從而提高文件存取速度q文件共享文件共享v一份文件副本供不同用戶使用一份文件副本供不同用戶使用q允許文件重名允許文件重名v允許不同用戶對不同文件取相同的名字允許不同用戶對不同文件取相同的名字Page 34/23/2022Operating SystemOperating Systemq文件控制塊和索引結(jié)點文件控制塊和索引結(jié)點q目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)q目錄查詢技術(shù)目錄查詢技術(shù)Page 44/23/2022Operating SystemOperating Systemq文件控制塊（文件控制塊（FCB）v是用于描述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是用于描述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)v文件管

3、理程序可借助文件管理程序可借助FCB中的信息對文件施中的信息對文件施以各種操作以各種操作v文件控制塊的有序集合文件控制塊的有序集合稱為稱為文件目錄文件目錄，即一，即一個文件控制塊就是一個文件目錄項個文件控制塊就是一個文件目錄項v通常，一個文件目錄本身也被看作是一個文通常，一個文件目錄本身也被看作是一個文件，件， 稱為稱為目錄文件目錄文件Page 54/23/2022Operating SystemOperating Systemq文件控制塊中的信息文件控制塊中的信息v基本信息類基本信息類文件名文件名文件的物理位置文件的物理位置 文件的邏輯結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu) 文件的物理結(jié)構(gòu)文件的物理結(jié)構(gòu) v文件

4、控制信息類文件控制信息類文件擁有者權(quán)限文件擁有者權(quán)限核準(zhǔn)用戶權(quán)限核準(zhǔn)用戶權(quán)限一般用戶權(quán)限一般用戶權(quán)限v使用信息類使用信息類文件建立日期文件建立日期文件修改日期文件修改日期Page 64/23/2022Operating SystemOperating SystemMS-DOS的文件控制塊的文件控制塊 文文件件名名擴(kuò)擴(kuò)展展名名屬屬性性備備用用時時間間日日期期第第一一塊塊號號盤盤塊塊數(shù)數(shù)文件控制塊文件控制塊 (FCB) 包含的信息：包含的信息：圖圖6-14示出了示出了MS-DOS中的文件控制塊，其中含有文件名、中的文件控制塊，其中含有文件名、文件所在的第一個盤塊號、文件屬性、文件建立日期和時間文件

5、所在的第一個盤塊號、文件屬性、文件建立日期和時間及文件長度等。及文件長度等。FCB的長度為的長度為32個字節(jié)，對個字節(jié)，對360KB的軟盤，的軟盤，總共可包含總共可包含112個個FCB，共占，共占4KB的存儲空間。的存儲空間。Page 74/23/2022Operating SystemOperating Systemq索引結(jié)點索引結(jié)點v索引結(jié)點的引入索引結(jié)點的引入文件目錄通常放在磁盤上，當(dāng)文件很多時，文件目錄通常放在磁盤上，當(dāng)文件很多時，占用大量磁盤空間占用大量磁盤空間檢索文件過程中，只需使用文件名，而不檢索文件過程中，只需使用文件名，而不用其他信息用其他信息v將文件描述信息單獨形成一個數(shù)據(jù)

6、結(jié)構(gòu)，稱將文件描述信息單獨形成一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為為索引結(jié)點索引結(jié)點，也稱為，也稱為i結(jié)點結(jié)點v在文件目錄中的每個目錄項，僅包含在文件目錄中的每個目錄項，僅包含文件名文件名和和指向索引結(jié)點的指針指向索引結(jié)點的指針v引入索引結(jié)點后，使文件的目錄項更小，占引入索引結(jié)點后，使文件的目錄項更小，占用磁盤空間少，檢索速度加快用磁盤空間少，檢索速度加快Page 84/23/2022Operating SystemOperating SystemUNIX的文件目錄的文件目錄 文件名索引結(jié)點編號文件名1文件名214B2BPage 94/23/2022Operating SystemOperating Syste

7、mq若每個若每個FCB為為64B，盤塊大小為，盤塊大小為1KB，則每盤塊，則每盤塊可存放可存放16個個FCB，若某文件系統(tǒng)有，若某文件系統(tǒng)有640個個FCB，需占用需占用40個盤塊個盤塊q若按前述方法只存文件名和索引節(jié)點號，每個目若按前述方法只存文件名和索引節(jié)點號，每個目目錄項占目錄項占16B，每盤塊可存，每盤塊可存64個目錄項，個目錄項，640個個FCB只占只占10個盤塊，查找目錄時間大大縮短個盤塊，查找目錄時間大大縮短Page 104/23/2022Operating SystemOperating Systemq磁盤索引結(jié)點：存放在磁盤磁盤索引結(jié)點：存放在磁盤 v文件主標(biāo)識符文件主標(biāo)識符

8、 v文件類型文件類型 v文件存取權(quán)限文件存取權(quán)限 v文件物理地址文件物理地址 ：13個地址項個地址項v文件長度文件長度 v文件連接計數(shù)：共享文件連接計數(shù)：共享 v文件存取時間文件存取時間 Page 114/23/2022Operating SystemOperating System2) 磁盤索引結(jié)點磁盤索引結(jié)點 每個文件有惟一的磁盤索引結(jié)點，它主要包括以下內(nèi)容：每個文件有惟一的磁盤索引結(jié)點，它主要包括以下內(nèi)容：擁有該文件的個人或小組的標(biāo)識符。擁有該文件的個人或小組的標(biāo)識符。：包括正規(guī)文件、目錄文件、或特別文件。包括正規(guī)文件、目錄文件、或特別文件。：指個類用戶對文件的存取權(quán)限。指個類用戶對文件

9、的存取權(quán)限。：每個索引結(jié)點中含有每個索引結(jié)點中含有13個地址項。個地址項。：指以字節(jié)為單位的文件長度。指以字節(jié)為單位的文件長度。：表明在本文件系統(tǒng)中，所有指向該文件名表明在本文件系統(tǒng)中，所有指向該文件名的指針計數(shù)。的指針計數(shù)。：指出本文件最近被進(jìn)程存取的時間，最近指出本文件最近被進(jìn)程存取的時間，最近被修改的時間及索引結(jié)點最近被修改的時間。被修改的時間及索引結(jié)點最近被修改的時間。Page 124/23/2022Operating SystemOperating Systemq內(nèi)存索引結(jié)點：存放在內(nèi)存內(nèi)存索引結(jié)點：存放在內(nèi)存 v索引結(jié)點編號索引結(jié)點編號v狀態(tài)：指示狀態(tài)：指示i結(jié)點是否上鎖或被修改結(jié)

10、點是否上鎖或被修改v訪問計數(shù)：進(jìn)程訪問此訪問計數(shù)：進(jìn)程訪問此i結(jié)點數(shù)結(jié)點數(shù)v文件所屬文件系統(tǒng)的邏輯設(shè)備號文件所屬文件系統(tǒng)的邏輯設(shè)備號v鏈接指針：設(shè)置有分別指向空閑鏈表和散列隊鏈接指針：設(shè)置有分別指向空閑鏈表和散列隊列的指針列的指針Page 134/23/2022Operating SystemOperating System 3) 內(nèi)存索引結(jié)點內(nèi)存索引結(jié)點 存放在內(nèi)存中的索引結(jié)點，當(dāng)文件被打開時，要將磁盤存放在內(nèi)存中的索引結(jié)點，當(dāng)文件被打開時，要將磁盤索引結(jié)點拷貝到內(nèi)存的索引結(jié)點中，便于以后使用。在內(nèi)存索引結(jié)點拷貝到內(nèi)存的索引結(jié)點中，便于以后使用。在內(nèi)存索引結(jié)點中，增加了以下內(nèi)容：索引結(jié)點中，

11、增加了以下內(nèi)容：(1) 。 用于標(biāo)識內(nèi)存索引結(jié)點。用于標(biāo)識內(nèi)存索引結(jié)點。(2) 。 指示指示i結(jié)點是否上鎖或被修改。結(jié)點是否上鎖或被修改。(3) 。 每當(dāng)有一進(jìn)程要訪問此每當(dāng)有一進(jìn)程要訪問此i結(jié)點時，結(jié)點時， 將該訪問計將該訪問計數(shù)加數(shù)加1， 訪問完再減訪問完再減1。(4) 。(5) 。 設(shè)置有分別指向空閑鏈表和散列隊列的指針。設(shè)置有分別指向空閑鏈表和散列隊列的指針。 Page 144/23/2022Operating SystemOperating Systemq文件控制塊和索引結(jié)點文件控制塊和索引結(jié)點q目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)q目錄查詢技術(shù)目錄查詢技術(shù)Page 154/23/2022Operati

12、ng SystemOperating Systemq單級目錄結(jié)構(gòu)單級目錄結(jié)構(gòu)v整個系統(tǒng)只建立一張目錄表，每個文件占一個目錄項整個系統(tǒng)只建立一張目錄表，每個文件占一個目錄項文件名物理地址文件說明狀態(tài)位文件名1文件名2單級目錄單級目錄 Page 164/23/2022Operating SystemOperating SystemPage 174/23/2022Operating SystemOperating Systemq單級目錄優(yōu)點單級目錄優(yōu)點v簡單簡單v能實現(xiàn)按名存取能實現(xiàn)按名存取q單級目錄缺點單級目錄缺點v查找速度慢查找速度慢 v不允許重名不允許重名 v不便于實現(xiàn)文件共享不便于實現(xiàn)文件共

13、享q單級目錄只實現(xiàn)了目錄管理的第一項功能，即單級目錄只實現(xiàn)了目錄管理的第一項功能，即 “按名存取按名存取”Page 184/23/2022Operating SystemOperating Systemq兩級目錄兩級目錄v為每個用戶建立一個單獨的用戶文件目錄為每個用戶建立一個單獨的用戶文件目錄UFD(User File Directory)，由用戶所有文，由用戶所有文件的件的FCB組成組成v在系統(tǒng)中建立在系統(tǒng)中建立主文件目錄主文件目錄MFD（Master File Directory），每個用戶，每個用戶目錄文件目錄文件在主在主文件目錄中占一個目錄項文件目錄中占一個目錄項Page 194/23

14、/2022Operating SystemOperating System用戶名用戶名WangZhangGao指向子目錄指針指向子目錄指針Wang用戶目錄用戶目錄AlphaTestAlphaTestReportTestZhang用戶目錄用戶目錄ReportTestGao用戶目錄用戶目錄BetaDeviceMisxBetaDeviceMisxPage 204/23/2022Operating SystemOperating Systemq兩級目錄的優(yōu)點兩級目錄的優(yōu)點v提高了檢索目錄的速度提高了檢索目錄的速度 v在不同的用戶目錄中，在不同的用戶目錄中， 可以使用相同的文件名可以使用相同的文件名v不

15、同用戶還可使用不同的文件名來訪問系統(tǒng)中不同用戶還可使用不同的文件名來訪問系統(tǒng)中的同一個共享文件的同一個共享文件 Page 214/23/2022Operating SystemOperating Systemq目錄文件：由文件的目錄項組成的文件目錄文件：由文件的目錄項組成的文件q多級目錄結(jié)構(gòu)多級目錄結(jié)構(gòu)v多級目錄結(jié)構(gòu)又稱為樹形目錄結(jié)構(gòu)多級目錄結(jié)構(gòu)又稱為樹形目錄結(jié)構(gòu)v主目錄稱為主目錄稱為根目錄根目錄，數(shù)據(jù)文件稱為，數(shù)據(jù)文件稱為樹葉樹葉，其他目，其他目錄作為樹的結(jié)點錄作為樹的結(jié)點v為提高文件系統(tǒng)的靈活性，允許一個目錄文件中為提高文件系統(tǒng)的靈活性，允許一個目錄文件中的目錄項既作為目錄文件的的目錄項既

16、作為目錄文件的FCB，又是數(shù)據(jù)文件，又是數(shù)據(jù)文件的的FCBq根據(jù)這個遞歸定義就形成了一個倒立的樹的結(jié)構(gòu)。對根據(jù)這個遞歸定義就形成了一個倒立的樹的結(jié)構(gòu)。對于一棵樹，它有一個樹根（只有一個，根目錄），在于一棵樹，它有一個樹根（只有一個，根目錄），在樹根上可以長樹葉（一般文件），也可以長樹枝（子樹根上可以長樹葉（一般文件），也可以長樹枝（子目錄文件）；對于每個樹技又可以長樹枝，也可以長目錄文件）；對于每個樹技又可以長樹枝，也可以長樹葉樹葉Page 224/23/2022Operating SystemOperating SystemABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13

17、AHF141516b1718192021a89Page 234/23/2022Operating SystemOperating SystemPage 244/23/2022Operating SystemOperating Systemq路徑名路徑名v在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，在樹形目錄結(jié)構(gòu)中， 從根目錄從根目錄到任何數(shù)據(jù)文到任何數(shù)據(jù)文件，件， 都只有一條惟一的通路。都只有一條惟一的通路。 在該路徑上在該路徑上從樹的根從樹的根(即主目錄即主目錄)開始，開始， 把全部目錄文件把全部目錄文件名與數(shù)據(jù)文件名，依次地用名與數(shù)據(jù)文件名，依次地用“/”（或（或“”）連接起來，連接起來， 即構(gòu)成該數(shù)據(jù)文件的即構(gòu)成

18、該數(shù)據(jù)文件的路徑名路徑名(path name)v系統(tǒng)中的每一個文件都有惟一的路徑名系統(tǒng)中的每一個文件都有惟一的路徑名DOS WINDOWSDOS WINDOWS系統(tǒng)中文件路徑名系統(tǒng)中文件路徑名 ART BIUI D BPART BIUI D BPUNIXUNIX系統(tǒng)中文件路徑名系統(tǒng)中文件路徑名/A/R/T /B/IU/I /D /B/A/R/T /B/IU/I /D /B/P /P Page 254/23/2022Operating SystemOperating SystemPage 264/23/2022Operating SystemOperating System (2) 路徑名。路徑

19、名。 在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，從根目錄到任何數(shù)據(jù)文件，都只在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，從根目錄到任何數(shù)據(jù)文件，都只有一條惟一的通路。在該路徑上從樹的根有一條惟一的通路。在該路徑上從樹的根(即主目錄即主目錄)開始，開始，把全部目錄文件名與數(shù)據(jù)文件名，依次地用把全部目錄文件名與數(shù)據(jù)文件名，依次地用“/”連接起來，連接起來，即構(gòu)成該數(shù)據(jù)文件的即構(gòu)成該數(shù)據(jù)文件的(path name)。系統(tǒng)中的每一個。系統(tǒng)中的每一個文件都有惟一的路徑名。文件都有惟一的路徑名。 例如，在圖例如，在圖 6-18 中用戶中用戶B為訪問文件為訪問文件J，應(yīng)使用其路，應(yīng)使用其路徑名徑名/B/F/J來訪問。來訪問。 ABCFED13ABD2GA4

20、AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a89Page 274/23/2022Operating SystemOperating Systemq當(dāng)前目錄當(dāng)前目錄v為每個進(jìn)程設(shè)置一個為每個進(jìn)程設(shè)置一個“當(dāng)前目錄當(dāng)前目錄”，又稱為，又稱為“工作目錄工作目錄”。進(jìn)程對各文件的訪問都相對。進(jìn)程對各文件的訪問都相對于于“當(dāng)前目錄當(dāng)前目錄”而進(jìn)行而進(jìn)行v把從當(dāng)前目錄開始直到數(shù)據(jù)文件為止所構(gòu)成把從當(dāng)前目錄開始直到數(shù)據(jù)文件為止所構(gòu)成的路徑名，稱為的路徑名，稱為相對路徑名相對路徑名(relative path name)v把從樹根開始的路徑名稱為把從樹根開始的路徑名稱為絕對

21、路徑名絕對路徑名(absolute path name)Page 284/23/2022Operating SystemOperating System (3) 當(dāng)前目錄當(dāng)前目錄(Current Directory)。 當(dāng)一個文件系統(tǒng)含有許多級時，每訪問一個文件，都要當(dāng)一個文件系統(tǒng)含有許多級時，每訪問一個文件，都要使用從樹根開始直到樹葉使用從樹根開始直到樹葉(數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)文件)為止的、包括各中間結(jié)為止的、包括各中間結(jié)點點(目錄目錄)名的全路徑名。同時由于一個進(jìn)程運(yùn)行時所訪問的名的全路徑名。同時由于一個進(jìn)程運(yùn)行時所訪問的文件，大多僅局限于某個范圍，因而非常不便。文件，大多僅局限于某個范圍，因而非

22、常不便。基于這一點，基于這一點，可為每個進(jìn)程設(shè)置一個可為每個進(jìn)程設(shè)置一個“”，又稱為，又稱為“”。進(jìn)。進(jìn)程對各文件的訪問都相對于程對各文件的訪問都相對于“當(dāng)前目錄當(dāng)前目錄”而進(jìn)行。而進(jìn)行。此時各文件此時各文件所使用的路徑名，只需從當(dāng)前目錄開始，逐級經(jīng)過中間的目所使用的路徑名，只需從當(dāng)前目錄開始，逐級經(jīng)過中間的目錄文件，最后到達(dá)要訪問的數(shù)據(jù)文件。把這一路徑上的全部錄文件，最后到達(dá)要訪問的數(shù)據(jù)文件。把這一路徑上的全部目錄文件名與數(shù)據(jù)文件名用目錄文件名與數(shù)據(jù)文件名用“/”連接形成路徑名。連接形成路徑名。 如用戶如用戶B的當(dāng)前目錄是的當(dāng)前目錄是F，則此時文件，則此時文件J的相對路徑名僅的相對路徑名僅是

23、是J本身。本身。這樣，把從當(dāng)前目錄開始直到數(shù)據(jù)文件為止所構(gòu)成這樣，把從當(dāng)前目錄開始直到數(shù)據(jù)文件為止所構(gòu)成的路徑名，稱為的路徑名，稱為(relative path name)；而把從樹；而把從樹根開始的路徑名稱為根開始的路徑名稱為(absolute path name)。 ABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a89Page 294/23/2022Operating SystemOperating Systemq增加和刪除目錄增加和刪除目錄v不刪除非空目錄不刪除非空目錄當(dāng)目錄當(dāng)目錄(文件文件)不空時，不空時， 不能將其刪除，而

24、不能將其刪除，而為了刪除一個非空目錄，必須先刪除目錄為了刪除一個非空目錄，必須先刪除目錄中的所有文件，使之先成為空目錄，中的所有文件，使之先成為空目錄， 后再后再予以刪除予以刪除v可刪除非空目錄可刪除非空目錄當(dāng)要刪除一目錄時，如果在該目錄中還包當(dāng)要刪除一目錄時，如果在該目錄中還包含有文件，則目錄中的所有文件和子目錄含有文件，則目錄中的所有文件和子目錄也同時被刪除也同時被刪除Page 304/23/2022Operating SystemOperating Systemq文件控制塊和索引結(jié)點文件控制塊和索引結(jié)點q目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)q目錄查詢技術(shù)目錄查詢技術(shù)Page 314/23/2022Operating SystemOperating Systemq線性檢索法線性檢索法查找查找/usr/ast/mbox的步驟的步驟 Page 324/23/2022Operating SystemOperating Systemq Hash法法v系統(tǒng)利用用戶提供的文件名并將它變換為文件目系統(tǒng)利用用戶提供的文件名并將它變換為文件目錄