操作系統(tǒng)課件第六章

1、第六章 文件管理操作系統(tǒng)Page 12022/10/12第六章 文件管理文件和文件系統(tǒng)文件的邏輯結(jié)構(gòu)外存分配方式目錄管理文件存儲(chǔ)空間的管理文件共享與文件保護(hù)數(shù)據(jù)一致性控制Page 22022/10/12目錄管理實(shí)現(xiàn)“按名存取”文件系統(tǒng)最基本的功能提高對(duì)目錄的檢索速度加快目錄檢索速度，從而提高文件存取速度文件共享一份文件副本供不同用戶使用允許文件重名允許不同用戶對(duì)不同文件取相同的名字Page 32022/10/12目錄管理文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)目錄結(jié)構(gòu)目錄查詢技術(shù)Page 42022/10/12文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)文件控制塊（FCB）是用于描述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)文件管理程序可借助FCB中的信息對(duì)

2、文件施以各種操作文件控制塊的有序集合稱為文件目錄，即一個(gè)文件控制塊就是一個(gè)文件目錄項(xiàng)通常，一個(gè)文件目錄本身也被看作是一個(gè)文件， 稱為目錄文件Page 52022/10/12文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)文件控制塊中的信息基本信息類文件名文件的物理位置 文件的邏輯結(jié)構(gòu) 文件的物理結(jié)構(gòu) 文件控制信息類文件擁有者權(quán)限核準(zhǔn)用戶權(quán)限一般用戶權(quán)限使用信息類文件建立日期文件修改日期Page 62022/10/12文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)MS-DOS的文件控制塊 文件控制塊 (FCB) 包含的信息：圖6-14示出了MS-DOS中的文件控制塊，其中含有文件名、文件所在的第一個(gè)盤塊號(hào)、文件屬性、文件建立日期和時(shí)間及文件長(zhǎng)度等。

3、FCB的長(zhǎng)度為32個(gè)字節(jié)，對(duì)360KB的軟盤，總共可包含112個(gè)FCB，共占4KB的存儲(chǔ)空間。Page 72022/10/12文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)索引結(jié)點(diǎn)索引結(jié)點(diǎn)的引入文件目錄通常放在磁盤上，當(dāng)文件很多時(shí)，占用大量磁盤空間檢索文件過程中，只需使用文件名，而不用其他信息將文件描述信息單獨(dú)形成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為索引結(jié)點(diǎn)，也稱為i結(jié)點(diǎn)在文件目錄中的每個(gè)目錄項(xiàng)，僅包含文件名和指向索引結(jié)點(diǎn)的指針引入索引結(jié)點(diǎn)后，使文件的目錄項(xiàng)更小，占用磁盤空間少，檢索速度加快Page 82022/10/12文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)UNIX的文件目錄 文件名索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)文件名1文件名214B2BPage 92022/10/12

4、文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)若每個(gè)FCB為64B，盤塊大小為1KB，則每盤塊可存放16個(gè)FCB，若某文件系統(tǒng)有640個(gè)FCB，需占用40個(gè)盤塊若按前述方法只存文件名和索引節(jié)點(diǎn)號(hào)，每個(gè)目目錄項(xiàng)占16B，每盤塊可存64個(gè)目錄項(xiàng)，640個(gè)FCB只占10個(gè)盤塊，查找目錄時(shí)間大大縮短Page 102022/10/12文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)磁盤索引結(jié)點(diǎn)：存放在磁盤 文件主標(biāo)識(shí)符 文件類型 文件存取權(quán)限 文件物理地址 ：13個(gè)地址項(xiàng)文件長(zhǎng)度 文件連接計(jì)數(shù)：共享 文件存取時(shí)間 Page 112022/10/122) 磁盤索引結(jié)點(diǎn) 每個(gè)文件有惟一的磁盤索引結(jié)點(diǎn)，它主要包括以下內(nèi)容：文件主標(biāo)識(shí)符：擁有該文件的個(gè)人或小組的標(biāo)

5、識(shí)符。文件類型：包括正規(guī)文件、目錄文件、或特別文件。文件存取權(quán)限：指?jìng)€(gè)類用戶對(duì)文件的存取權(quán)限。文件物理地址：每個(gè)索引結(jié)點(diǎn)中含有13個(gè)地址項(xiàng)。文件長(zhǎng)度：指以字節(jié)為單位的文件長(zhǎng)度。文件連接計(jì)數(shù)：表明在本文件系統(tǒng)中，所有指向該文件名的指針計(jì)數(shù)。文件存取時(shí)間：指出本文件最近被進(jìn)程存取的時(shí)間，最近被修改的時(shí)間及索引結(jié)點(diǎn)最近被修改的時(shí)間。Page 122022/10/12文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)：存放在內(nèi)存 索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)狀態(tài)：指示i結(jié)點(diǎn)是否上鎖或被修改訪問計(jì)數(shù)：進(jìn)程訪問此i結(jié)點(diǎn)數(shù)文件所屬文件系統(tǒng)的邏輯設(shè)備號(hào)鏈接指針：設(shè)置有分別指向空閑鏈表和散列隊(duì)列的指針Page 132022/10/12 3) 內(nèi)

6、存索引結(jié)點(diǎn) 存放在內(nèi)存中的索引結(jié)點(diǎn)，當(dāng)文件被打開時(shí)，要將磁盤索引結(jié)點(diǎn)拷貝到內(nèi)存的索引結(jié)點(diǎn)中，便于以后使用。在內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)中，增加了以下內(nèi)容：(1) 索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)。 用于標(biāo)識(shí)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)。(2) 狀態(tài)。 指示i結(jié)點(diǎn)是否上鎖或被修改。(3) 訪問計(jì)數(shù)。 每當(dāng)有一進(jìn)程要訪問此i結(jié)點(diǎn)時(shí)， 將該訪問計(jì)數(shù)加1， 訪問完再減1。(4) 文件所屬文件系統(tǒng)的邏輯設(shè)備號(hào)。(5) 鏈接指針。 設(shè)置有分別指向空閑鏈表和散列隊(duì)列的指針。 Page 142022/10/12目錄管理文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)目錄結(jié)構(gòu)目錄查詢技術(shù)Page 152022/10/12目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)只建立一張目錄表，每個(gè)文件占一個(gè)目錄項(xiàng)文

7、件名物理地址文件說明狀態(tài)位文件名1文件名2單級(jí)目錄 Page 162022/10/12目錄項(xiàng)例Page 172022/10/12目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單能實(shí)現(xiàn)按名存取單級(jí)目錄缺點(diǎn)查找速度慢 不允許重名 不便于實(shí)現(xiàn)文件共享單級(jí)目錄只實(shí)現(xiàn)了目錄管理的第一項(xiàng)功能，即 “按名存取”Page 182022/10/12目錄結(jié)構(gòu)兩級(jí)目錄為每個(gè)用戶建立一個(gè)單獨(dú)的用戶文件目錄UFD(User File Directory)，由用戶所有文件的FCB組成在系統(tǒng)中建立主文件目錄MFD（Master File Directory），每個(gè)用戶目錄文件在主文件目錄中占一個(gè)目錄項(xiàng)Page 192022/10/12目錄結(jié)構(gòu)Pa

8、ge 202022/10/12目錄結(jié)構(gòu)兩級(jí)目錄的優(yōu)點(diǎn)提高了檢索目錄的速度 在不同的用戶目錄中， 可以使用相同的文件名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(gè)共享文件 Page 212022/10/12目錄結(jié)構(gòu)目錄文件：由文件的目錄項(xiàng)組成的文件多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)又稱為樹形目錄結(jié)構(gòu)主目錄稱為根目錄，數(shù)據(jù)文件稱為樹葉，其他目錄作為樹的結(jié)點(diǎn)為提高文件系統(tǒng)的靈活性，允許一個(gè)目錄文件中的目錄項(xiàng)既作為目錄文件的FCB，又是數(shù)據(jù)文件的FCB根據(jù)這個(gè)遞歸定義就形成了一個(gè)倒立的樹的結(jié)構(gòu)。對(duì)于一棵樹，它有一個(gè)樹根（只有一個(gè)，根目錄），在樹根上可以長(zhǎng)樹葉（一般文件），也可以長(zhǎng)樹枝（子目錄文件）；對(duì)于每個(gè)

9、樹技又可以長(zhǎng)樹枝，也可以長(zhǎng)樹葉Page 222022/10/12目錄結(jié)構(gòu)Page 232022/10/12Page 242022/10/12目錄結(jié)構(gòu)路徑名在樹形目錄結(jié)構(gòu)中， 從根目錄到任何數(shù)據(jù)文件， 都只有一條惟一的通路。 在該路徑上從樹的根(即主目錄)開始， 把全部目錄文件名與數(shù)據(jù)文件名，依次地用“/”（或“”）連接起來， 即構(gòu)成該數(shù)據(jù)文件的路徑名(path name)系統(tǒng)中的每一個(gè)文件都有惟一的路徑名DOS WINDOWS系統(tǒng)中文件路徑名 ART BIUI D BPUNIX系統(tǒng)中文件路徑名/A/R/T /B/IU/I /D /B/P Page 252022/10/12Page 262022

10、/10/12 (2) 路徑名。 在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，從根目錄到任何數(shù)據(jù)文件，都只有一條惟一的通路。在該路徑上從樹的根(即主目錄)開始，把全部目錄文件名與數(shù)據(jù)文件名，依次地用“/”連接起來，即構(gòu)成該數(shù)據(jù)文件的路徑名(path name)。系統(tǒng)中的每一個(gè)文件都有惟一的路徑名。 例如，在圖 6-18 中用戶B為訪問文件J，應(yīng)使用其路徑名/B/F/J來訪問。 Page 272022/10/12目錄結(jié)構(gòu)當(dāng)前目錄為每個(gè)進(jìn)程設(shè)置一個(gè)“當(dāng)前目錄”，又稱為“工作目錄”。進(jìn)程對(duì)各文件的訪問都相對(duì)于“當(dāng)前目錄”而進(jìn)行把從當(dāng)前目錄開始直到數(shù)據(jù)文件為止所構(gòu)成的路徑名，稱為相對(duì)路徑名(relative path name)

11、把從樹根開始的路徑名稱為絕對(duì)路徑名(absolute path name)Page 282022/10/12 (3) 當(dāng)前目錄(Current Directory)。 當(dāng)一個(gè)文件系統(tǒng)含有許多級(jí)時(shí)，每訪問一個(gè)文件，都要使用從樹根開始直到樹葉(數(shù)據(jù)文件)為止的、包括各中間結(jié)點(diǎn)(目錄)名的全路徑名。同時(shí)由于一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)所訪問的文件，大多僅局限于某個(gè)范圍，因而非常不便?；谶@一點(diǎn)，可為每個(gè)進(jìn)程設(shè)置一個(gè)“當(dāng)前目錄”，又稱為“工作目錄”。進(jìn)程對(duì)各文件的訪問都相對(duì)于“當(dāng)前目錄”而進(jìn)行。此時(shí)各文件所使用的路徑名，只需從當(dāng)前目錄開始，逐級(jí)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目錄文件

12、名與數(shù)據(jù)文件名用“/”連接形成路徑名。 如用戶B的當(dāng)前目錄是F，則此時(shí)文件J的相對(duì)路徑名僅是J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)成的路徑名，稱為相對(duì)路徑名(relative path name)；而把從樹根開始的路徑名稱為絕對(duì)路徑名(absolute path name)。 Page 292022/10/12目錄結(jié)構(gòu)增加和刪除目錄不刪除非空目錄當(dāng)目錄(文件)不空時(shí)， 不能將其刪除，而為了刪除一個(gè)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， 后再予以刪除可刪除非空目錄當(dāng)要?jiǎng)h除一目錄時(shí)，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也同時(shí)被刪除Page 302022/10/12目錄管理文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)目錄結(jié)構(gòu)目錄查詢技術(shù)Page 312022/10/12目錄查詢技術(shù)線性檢索法查找/usr/ast/mbox的步驟 Page 322022/10/12目錄查詢技術(shù)Hash法系統(tǒng)利用用戶提供的文件名并將它變換為文件目錄的索引值，再利用該索引值到目錄中去查找Hash法中的沖突處理方法 在利用Hash法索引查找目錄時(shí)，如果目錄表中相應(yīng)的目錄項(xiàng)是空的，則表示系統(tǒng)中并無指定文件如果目錄項(xiàng)中的文件名與指定文件名相匹配， 則表示該目錄項(xiàng)正是所要尋找的文件所對(duì)應(yīng)的目