操作系統(tǒng)第6章文件管理(文件目錄與目錄文件)技術(shù)分析

6/21/2019

1現(xiàn)代操作系統(tǒng)第21講：第6章文件管理(文件目錄與目錄文件)主講:朱貴良

20156/21/201923、、以以段段為為單單位位，，進(jìn)進(jìn)行行分分配配存存儲(chǔ)儲(chǔ)管管理理。。4、、采采用用動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)段段式式交交流流模模式式，，同同樣樣由由虛虛擬擬存存儲(chǔ)儲(chǔ)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。。

二二：：段段模模式式存存儲(chǔ)儲(chǔ)管管理理1、、有有關(guān)關(guān)段段的的認(rèn)認(rèn)識(shí)識(shí)內(nèi)容提綱6/21/20193—

文件目錄管理二

文件共享與文件保護(hù)三

文件的訪問(wèn)控制四

磁盤容錯(cuò)技術(shù)簡(jiǎn)介本章小結(jié)—

文件目錄管理—

文件目錄管理6/21/20195【一】目錄管理的基本功能實(shí)現(xiàn)“按名存取”，目錄管理中最基本的功能之一是通過(guò)提供的 訪問(wèn)文件名，便客快速準(zhǔn)確地找到指定外存上的文件存儲(chǔ)位置?？焖贆z索文件目錄。通過(guò)合理地組織目錄結(jié)構(gòu)的方法，可加快對(duì) 目錄的檢索速度，從而提高對(duì)文件的存取速度。這是在設(shè)計(jì)一個(gè) 大、中型文件系統(tǒng)時(shí)所追求的主要目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)文件共享。在多用戶系統(tǒng)中，通過(guò)保留在外存中的副本，供 不同用戶使用，以節(jié)省大量的存儲(chǔ)空間，提高文件利用率。文件重名。系統(tǒng)允許在不同級(jí)別的目錄中，命名相同的文件名?！?/p>

文件目錄管理6/21/20196【二】文件的組成與文件控制塊(FCB)文件管理是通過(guò)文件控制塊（

FCB

）進(jìn)行的。FCB通常含有基本信 息、存取控制信息及使用信息三類。文件的組成

=

文件頭＋文件體文件頭——存放的是文件說(shuō)明信息文件體——文件本身的信息，記錄集合或字符流集?；拘畔㈩悺?文件名；文件物理位置，即文件在外存上的存儲(chǔ)位置，包括存放文件的設(shè)備名、起始盤塊號(hào)、文件長(zhǎng)度及所占用的盤塊數(shù)或字節(jié)數(shù)；—

文件目錄管理6/21/20197文件邏輯結(jié)構(gòu)，即說(shuō)明文件是流式文件還是記錄式文件、記錄數(shù)；是定長(zhǎng)記錄還是變長(zhǎng)記錄等。文件的物理結(jié)構(gòu)，即文件是順序、鏈接或索引文件？存取控制信息類——存取控制信息類包括：文件主的存取權(quán)限、核準(zhǔn)用戶的存取權(quán)限以及一般用戶的存取權(quán)限。使用信息類

——

包括:

文件的建立日期和時(shí)間，最近一次修改的日期和時(shí)間及當(dāng)前使用信息(當(dāng)前已打開該文件的進(jìn)程數(shù)、是否被其它進(jìn)程鎖住、文件是否在內(nèi)存？是否已被修改但尚未拷貝到盤上)。不同OS的文件系統(tǒng)，使用信息的內(nèi)容可能會(huì)存在一定的差別?！?/p>

文件目錄管理6/21/20198以上三類信息簡(jiǎn)要?dú)w納為：文件名文件的大小文件的結(jié)構(gòu)形式文件的首地址文件的修改日期，時(shí)間等文件的歸屬（即上級(jí)目錄，目錄層，副本信息等，控制方式等）—

文件目錄管理6/21/20199【三】文件系統(tǒng)的層次模型目的：為用戶提供一個(gè)完整的文件系統(tǒng)的概念；下 層為上層服務(wù)；上層使用下層的功能。優(yōu)點(diǎn)：易于理解實(shí)現(xiàn)和維護(hù)；問(wèn)題：劃分要考慮到如果分層太少，連接與訪問(wèn)簡(jiǎn) 單，但每層內(nèi)容復(fù)雜；分層太多，形成的參數(shù)太 多，傳遞速度慢。Madnick把文件系統(tǒng)畫分為8層，如下圖1所示·一

文件目錄管理圖1

文件系統(tǒng)的層次模型6/21/201910—

文件目錄管理6/21/201911【四】文件的磁盤索引節(jié)點(diǎn)每個(gè)文件有惟一的一個(gè)磁盤索引結(jié)點(diǎn)，它主要包括以下內(nèi)容：

1.文件主標(biāo)識(shí)符，即擁有該文件的個(gè)人或小組的標(biāo)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，指各類用戶對(duì)該文件的存取權(quán)限。文件物理地址，每一個(gè)索引結(jié)點(diǎn)中含有13個(gè)地址項(xiàng)，即iaddr(0)～iaddr(12)，它們以直接或間接方式給出數(shù)據(jù)文件所在盤塊的編號(hào)。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)，在本文件系統(tǒng)中所有指向文件名的指針計(jì)數(shù)。文件存取時(shí)間，指本文件最近被進(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?！?/p>

文件目錄管理6/21/201912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)中又增加了以下內(nèi)容：索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)，用于標(biāo)識(shí)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)。狀態(tài)，指示i結(jié)點(diǎn)是否上鎖或被修改。訪問(wèn)計(jì)數(shù)，每當(dāng)有一進(jìn)程要訪問(wèn)此i結(jié)點(diǎn)時(shí)，將該訪問(wèn)計(jì)數(shù)加1，訪問(wèn)完再減1。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?！?/p>

文件目錄管理6/21/201913【五】文件目錄管理的知識(shí)準(zhǔn)備目錄文件——對(duì)文件目錄（文件說(shuō)明信息）進(jìn)行管理的文件叫目錄文件，文件系統(tǒng)是通過(guò)目錄文件對(duì)文件進(jìn)行管理的文件系統(tǒng)定義：對(duì)文件進(jìn)行管理的軟件和數(shù)據(jù)的集合稱為文件系統(tǒng)。主要功能:為用戶建立、撤消、讀寫、修改和復(fù)制文件提供服務(wù)；完成對(duì)文件的按名存取傳輸與存取控制管理。文件的配、回收、同名沖突、共享與保護(hù)管理文件搜索方法等（識(shí)別與查找）—

文件目錄管理【六】單級(jí)目錄所有文件存入一個(gè)目錄表，每個(gè)文件占目錄表中的一項(xiàng)。目錄項(xiàng)中含

文 件名、文件擴(kuò)展名、文件長(zhǎng)度、文件類型、文件物理地址以及其它

文 件屬性。此外，為表明每個(gè)目錄項(xiàng)是否空閑，又設(shè)置了一個(gè)狀態(tài)位。單 級(jí)目錄的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，且能實(shí)現(xiàn)按名存取所有的文件目錄都是連續(xù)或順序存放；文件目錄表調(diào)入內(nèi)存工作；缺點(diǎn)：查找速度慢；文件不能重名。不便于實(shí)現(xiàn)文件共享。表1單級(jí)目錄6/21/201914—

文件目錄管理6/21/201915【七】二級(jí)目錄為了克服單級(jí)目錄所存在的缺點(diǎn)，可以為每一個(gè)用戶建立一個(gè)單獨(dú)的用戶文件目錄UFD(User

File

Directory)。這些文件目錄具有相似的結(jié)構(gòu)，它由用戶所有文件的文件控制塊組成。此外，在系統(tǒng)中再建立一個(gè)主文件目錄MFD(Master

File

Directory)；在主文件目錄中，每個(gè)用戶目錄文件都占有一個(gè)目錄項(xiàng)，其目錄項(xiàng)中包括用戶名和指向該用戶目錄文件的指針。如圖2所示：—

文件目錄管理圖2

二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)示意圖6/21/201916—

文件目錄管理6/21/201917兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)基本上克服了單級(jí)目錄的缺點(diǎn)，并具有以下優(yōu)點(diǎn)：提高了檢索目錄的速度。如果在主目錄中有n個(gè)子目錄，采用兩級(jí)目錄可使檢索效率提高n/2倍。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(lái)訪問(wèn)系統(tǒng)中的同一個(gè)共享文件。但當(dāng)多個(gè)用戶之間要相互合作去完成一個(gè)大任務(wù)，且一用戶又需去訪問(wèn)其他用戶的文件時(shí)，這種隔離便成為一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)檫@種隔離會(huì)使諸用戶之間不便于共享文件。—

文件目錄管理6/21/201918【八】多級(jí)目錄對(duì)于大型文件系統(tǒng)，通常采用三級(jí)或三級(jí)以上的目錄結(jié)構(gòu)，以提高對(duì)目 錄的檢索速度和文件系統(tǒng)的性能。多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)又稱為樹型目錄結(jié)構(gòu)， 主目錄稱為根目錄，把數(shù)據(jù)文件稱為樹葉，其它的目錄均作為樹的結(jié)

點(diǎn)。圖2中，方框代表目錄文件，圓圈代表數(shù)據(jù)文件。在該樹型目錄結(jié) 構(gòu)中，主(根)目錄中有三個(gè)用戶的總目錄項(xiàng)A、B和C。在B項(xiàng)所指出的B用 戶的總目錄B中，又包括三個(gè)分目錄F、E和D，其中每個(gè)分目錄中又

包 含多個(gè)文件。如B目錄中的F分目錄中，包含J和N兩個(gè)文件。為了提

高 文件系統(tǒng)的靈活性，應(yīng)允許在一個(gè)目錄文件中的目錄項(xiàng)既是作為目錄文 件的FCB，又是數(shù)據(jù)文件的FCB，這一信息可用目錄項(xiàng)中的一位來(lái)

指示。 例如，在圖3中，用戶A的總目錄中，目錄項(xiàng)A是目錄文件的FCB，而目錄 項(xiàng)B和D則是數(shù)據(jù)文件的FCB?！?/p>

文件目錄管理6/21/201919多級(jí)文件目錄下的文件打開流程(按BDF和SDF方式排列)將與MFD（主目錄）相關(guān)的表目復(fù)制到內(nèi)存；將基本文件表中的BFD的相關(guān)部分復(fù)制到內(nèi)存；將符號(hào)文件表（SFD）找到所要使用的文件名；打開文件。被打開的文件叫活動(dòng)文件；內(nèi)存中的BFD，整個(gè)系統(tǒng)才有1張。—

文件目錄管理圖3

多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)示意圖6/21/201920—

文件目錄管理6/21/201921樹形結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：層次清，不同層次、不同用戶的文件可以被賦予不同的存取權(quán)限，有利于文件的保護(hù)。解決了文件重名問(wèn)題。查找搜索速度快。其搜索速度較單級(jí)、二級(jí)目錄時(shí)更快。但是在多級(jí)目錄中查找一個(gè)文件，需要按路徑名逐級(jí)訪問(wèn)中間節(jié)點(diǎn)，這就增加了磁盤訪問(wèn)次數(shù)，無(wú)疑將影響查詢速度。目前，大多數(shù)操作系統(tǒng)如UNIX、Linux和Windows系列都采用 了多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)。—

文件目錄管理6/21/201922【九】目錄查詢技術(shù)線性檢索法——線性檢索法又稱為順序檢索法。在單級(jí)目錄中，利用用戶提供的文件名，直接從文件目錄中找到指名文件的目錄項(xiàng)。在樹型目錄中，用戶提供的文件名是由多個(gè)文件分量名組成的路徑名，此時(shí)須對(duì)多級(jí)目錄進(jìn)行查找。Hash方法在建立了一張Hash索引文件目錄的基礎(chǔ)上，可利用Hash方法進(jìn)行查詢，即系統(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，這將顯著地提高檢索速度。在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，通常都提供在文件名中使用了通配符“*”、“？”等模式匹配功能。Hash方法不能對(duì)使用了通配符的文件名進(jìn)行目錄檢索。—

文件目錄管理6/21/201923在進(jìn)行文件名的轉(zhuǎn)換時(shí)，有可能把n個(gè)不同的文件名轉(zhuǎn)換為相同的

Hash值，即出現(xiàn)了所謂的沖突。處理該沖突的有效規(guī)則是：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(wú)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)的目錄項(xiàng)，故而可從中找到該文件所在的物理地址。如果在目錄表的相應(yīng)目錄項(xiàng)中的文件名與指定文件名并不匹配，則表示發(fā)生了“沖突”，此時(shí)須將其Hash值再加上一個(gè)常數(shù)(該常數(shù)應(yīng)與目錄的長(zhǎng)度值互質(zhì))，形成新的索引值，再返回到第一步重新開始查找?！?/p>

文件目錄管理6/21/201924【十】文件目錄管理方法小結(jié)單級(jí)目錄管理方法：目錄文件放置在外存，CPU浪費(fèi)大，搜索慢。二級(jí)目錄管理方法2啟動(dòng)時(shí)，將所有目錄文件讀入內(nèi)存。優(yōu)點(diǎn)：速度快；◆缺點(diǎn)：內(nèi)存占用多。多級(jí)目錄管理方法：把正在使用的文件目錄存入內(nèi)存指定區(qū)。關(guān)閉文件時(shí)，刪除內(nèi)存中的有關(guān)目錄文件的內(nèi)存副本。優(yōu)點(diǎn)：速度快、內(nèi)存占用少、層次清晰；文件打開與關(guān)閉的含義（由系統(tǒng)調(diào)用方式完成）打開文件:

把文件存儲(chǔ)設(shè)備上的目錄文件復(fù)制到內(nèi)存，刪除文件:

把內(nèi)存文件的副本的刪除操作稱為關(guān)閉文件二

文件共享與文件保護(hù)二

文件共享與文件保護(hù)6/21/201926【一】基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式在樹型結(jié)構(gòu)的目錄中，當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的用戶要共享一個(gè)子目 錄或文件時(shí)，必須將共享文件或子目錄鏈接到兩個(gè)或兩個(gè)以上的 用戶目錄中，才能方便地找到該文件。此時(shí)該文件系統(tǒng)的目錄 結(jié)構(gòu)已不再是樹型結(jié)構(gòu)，而是個(gè)有向非循環(huán)圖。解決該問(wèn)題，可以引用索引結(jié)點(diǎn)，即文件的物理地址等文件屬性， 不再是放在目錄項(xiàng)中，而是放在索引結(jié)點(diǎn)中。在文件目錄中只設(shè) 置文件名及指向相應(yīng)索引結(jié)點(diǎn)的指針，如圖4所示。此時(shí)，由任 何用戶對(duì)文件進(jìn)行附加操作或修改，都會(huì)引起相應(yīng)結(jié)點(diǎn)內(nèi)容的改 變。例如，增加其他用戶可見的、新的盤塊號(hào)和文件長(zhǎng)度等，都 可以給其他用戶提供共享服務(wù)。二

文件共享與文件保護(hù)圖4

基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式6/21/201927二

文件共享與文件保護(hù)6/21/201928在索引結(jié)點(diǎn)中還有一個(gè)鏈接計(jì)數(shù)count，用于表示鏈接到本索引

結(jié)點(diǎn)(亦即文件)上的用戶目錄項(xiàng)的數(shù)目。當(dāng)count=3時(shí)，表示

有 三個(gè)用戶目錄項(xiàng)連接到本文件上，即有三個(gè)用戶共享此文件?！径坷梅?hào)鏈實(shí)現(xiàn)文件共享為使B能共享C的一個(gè)文件F，可以由系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)LINK類型也取 名為F的新文件，并將F寫入B的目錄中，以實(shí)現(xiàn)B的目錄與文件

F的鏈接，該鏈接方法稱為符號(hào)鏈接。新文件中的路徑名只被 看作是符號(hào)鏈。當(dāng)B要訪問(wèn)被鏈接的文件F且正要讀LINK類新文 件時(shí)，此要求將被OS截獲，OS根據(jù)新文件中的路徑名去讀該文 件，從而實(shí)現(xiàn)了用戶B對(duì)文件F的共享。二

文件共享與文件保護(hù)6/21/201929符號(hào)鏈方式有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，是它能夠用于鏈接(通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò))世界上任何地方的計(jì)算機(jī)中的文件，此時(shí)只需提供該文件所在機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)地址以及該機(jī)器中的文件路徑即可。符號(hào)鏈的問(wèn)題是：當(dāng)每次訪問(wèn)共享文件時(shí)，都能要多次地讀盤。顯然這會(huì)增加每次訪問(wèn)耗時(shí)，增加啟動(dòng)磁盤的頻率。此外，要為每個(gè)共享用戶建立一條符號(hào)鏈，仍然需要為其配置一個(gè)索引結(jié)點(diǎn)，也要耗費(fèi)一定的磁盤空間。二

文件共享與文件保護(hù)6/21/201930【三】通過(guò)文件目錄實(shí)現(xiàn)文件共享的方法1.

方法1

——

繞道法繞道法要求每個(gè)用戶處在當(dāng)前目錄下工作，用戶對(duì)所有文件的訪問(wèn) 都是相對(duì)于當(dāng)前目錄進(jìn)行的。用戶文件的固有名(為了訪問(wèn)某個(gè) 文件而必須訪問(wèn)的各個(gè)目錄和文件的目錄名與文件名的順序連接 稱為固有名)

是由當(dāng)前目錄到信息文件通路上所有各級(jí)目錄的目錄名加上該信息文件的符號(hào)名組成。使用繞道法進(jìn)行文件共享時(shí)，用戶從當(dāng)前目錄出發(fā)向上返回到與所要共享文件所在路徑的交叉

點(diǎn)，再順序下訪到共享文件。繞道法需要用戶指定所要共享文件

的邏輯位置或到達(dá)被共享文件的路徑。繞道法的原理如圖5所示。繞道法要繞彎路訪問(wèn)多級(jí)目錄，搜索效率不高。二

文件共享與文件保護(hù)圖5

繞道法示意圖6/21/201931二

文件共享與文件保護(hù)6/21/201932方法2

——鏈接法方法:

將一個(gè)目錄中的鏈指針直接指向被共享文件所在的目錄。實(shí)現(xiàn)條件:

需要用戶指定被共享的文件和被鏈接的目錄。方法2

——基本文件目錄表（BFD）法把所有文件目錄的內(nèi)容分成兩部分：符號(hào)文件目錄表(SFD)：SFD中存放文件名和文件內(nèi)部標(biāo)識(shí)符，如文件的結(jié)構(gòu)信息、物理塊號(hào)、存取控制和管理信息等，并由系統(tǒng)賦予唯一的內(nèi)部標(biāo)識(shí)符來(lái)標(biāo)識(shí)；基本文件目錄表(BFD)：另一部分則由用戶給出的符號(hào)名和系統(tǒng)賦給文件說(shuō)明信息的內(nèi)部標(biāo)識(shí)符組成。其多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)如圖4所示。二

文件共享與文件保護(hù)圖6

基本文件目錄的共享結(jié)構(gòu)示意圖6/21/201933三

文件的訪問(wèn)控制三

文件的訪問(wèn)控制6/21/201935導(dǎo)語(yǔ):文件的存取控制是和文件的共享、保護(hù)和保密三個(gè)不同而又相互聯(lián)系的問(wèn)題緊密相關(guān)的。文件的共享是指不同的用戶共同使用一個(gè)文件。文件保護(hù)則指文件本身需要防止文件的擁有者本人或其他用戶破壞文件內(nèi)容。文件保密指未經(jīng)文件擁有者許可，任何用戶不得訪問(wèn)該文件。這三個(gè)問(wèn)題實(shí)際上是一個(gè)用戶對(duì)文件的使用權(quán)限，即讀、寫、執(zhí)行的許可權(quán)問(wèn)題。目的：訪問(wèn)控制是為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)、共享及保密(文件安全)原則：授權(quán)訪問(wèn)，無(wú)權(quán)不能對(duì)文件進(jìn)行讀寫操作；步驟：三步驗(yàn)證機(jī)制，即：●用戶權(quán)審定用戶權(quán)與使用權(quán)比較審定；使用權(quán)與訪問(wèn)文件有關(guān)屬性比較審定；三

文件的訪問(wèn)控制6/21/201936【一】存取控制矩陣法該方法是用平面二維矩陣的方式實(shí)現(xiàn)存取控制的。其中一維是所 有的用戶，另一維是所有的文件。對(duì)應(yīng)的矩陣元素則是用戶對(duì)文 件的存取控制權(quán)，包括讀Ｒ、寫Ｗ和執(zhí)行Ｅ。如圖7所示。實(shí)現(xiàn)過(guò)程:當(dāng)用戶向文件系統(tǒng)提出存取要求時(shí)，由存取控制驗(yàn)證模 塊根據(jù)該矩陣內(nèi)容對(duì)本次存取要求進(jìn)行比較，如果不匹配的話， 系統(tǒng)拒絕執(zhí)行。問(wèn)題:實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是當(dāng)文件很多時(shí)，占用內(nèi)存大，訪問(wèn)速度慢。三

文件的訪問(wèn)控制圖7

存取控制矩陣6/21/201937三

文件的訪問(wèn)控制6/21/201938【二】存取控制表法以文件為單位，按照某種規(guī)則分組建立，并設(shè)定每組存取權(quán)限。每個(gè)文件都有一張存取控制表，該表存放在BFD

的有關(guān)表目中。文 件被打開時(shí)，由于存取控制表也相應(yīng)地被復(fù)制到了內(nèi)存活動(dòng)文件中， 因此存取控制驗(yàn)證可高效進(jìn)行。用戶分組名文件名A.CA組RWEB組REC組RWEWANGE其它禁止RWE三

文件的訪問(wèn)控制6/21/201939【三】口令方式口令方式的分類。當(dāng)用戶進(jìn)入系統(tǒng)，獲得系統(tǒng)賦予的使用權(quán)口令。每個(gè)用戶在創(chuàng)建文件時(shí)，為創(chuàng)建文件設(shè)置的口令，且將其置于文件說(shuō)明中。優(yōu)點(diǎn)：◆將口令設(shè)置權(quán)賦予其它用戶，以達(dá)到文件共享和保密。由于口令簡(jiǎn)單，占用內(nèi)存少。缺點(diǎn)：◆口令方式保密性能較差。當(dāng)要修改某個(gè)用戶的存取權(quán)限時(shí)，文件主必須修改口令，這樣，所有共享該文件的用戶的存取權(quán)限都被取消，除非文件主將新的口令通知用戶。三

文件的訪問(wèn)控制6/21/201940【四】密碼方式用戶創(chuàng)建源文件并將其寫入存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)對(duì)文件進(jìn)行編碼加密，在 讀出文件時(shí)對(duì)其進(jìn)行譯碼解密。文件的加、解密都需要用戶提供一個(gè)代碼鍵(KEY)。加密程序根據(jù)代碼鍵對(duì)用戶文件進(jìn)行編碼變換，然后將其寫入存儲(chǔ)設(shè)備。在讀取文件時(shí)，通過(guò)用戶給定的代碼鍵與加密時(shí)的代碼鍵相一致時(shí)，解密程序才能完成解密，將其還原為源文件。加密方式具有保密性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，與口令不同，進(jìn)行編碼解碼的代 碼鍵沒(méi)有存放在系統(tǒng)中。但是，由于編碼解碼工作要耗費(fèi)大量的 處理時(shí)間，因此，加密技術(shù)是以犧牲系統(tǒng)開銷為代價(jià)的。工作要 耗費(fèi)大量的處理時(shí)間，加密技術(shù)是以犧牲系統(tǒng)開銷為代價(jià)的。三

文件的訪問(wèn)控制圖8 加密解密過(guò)程6/21/201941三

文件的訪問(wèn)控制6/21/201942【五】文件訪問(wèn)控制的補(bǔ)充文件系統(tǒng)以系統(tǒng)調(diào)用方式或命令方式為用戶提供下列服務(wù)：關(guān)于設(shè)置和修改用戶對(duì)文件的存取權(quán)限的服務(wù);關(guān)于建立、改變和刪除目錄的服務(wù);關(guān)于文件共享、設(shè)置訪問(wèn)路徑的服務(wù);創(chuàng)建、打開、讀寫、關(guān)閉，及撤消文件的服務(wù)。這些服務(wù)的調(diào)用名和參數(shù)都因系統(tǒng)不同而異。所有文件操作的命令都基于操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用命令，如：三

文件的訪問(wèn)控制6/21/201943creat

調(diào)用將根據(jù)用戶提供的文件名和屬性，在指定的文件存儲(chǔ)設(shè) 備上建立一個(gè)文件并把文件標(biāo)識(shí)符返回給用戶。open調(diào)用則把在文件存儲(chǔ)設(shè)備上的有關(guān)文件說(shuō)明信息復(fù)制到內(nèi)存的 活動(dòng)文件目錄表中。write

調(diào)用將把從內(nèi)存中某個(gè)位置開始的一段ｎ字節(jié)長(zhǎng)(字符流文件 時(shí))

信息或ｎ個(gè)記錄經(jīng)設(shè)備管理程序?qū)懭胛募鎯?chǔ)設(shè)備。read調(diào)用把指定文件的幾個(gè)字節(jié)或記錄讀入內(nèi)存中指定地區(qū)。close關(guān)調(diào)用撤消活動(dòng)文件表中相應(yīng)表目。delete調(diào)用刪除該文件在文件存儲(chǔ)設(shè)備上的有關(guān)說(shuō)明信息，并釋放 該文件所占據(jù)的全部存儲(chǔ)空間?！?/p>

文件的訪問(wèn)控制6/21/201944外存分配方式簡(jiǎn)介空閑表法空閑鏈表法位示圖法成組鏈接法以上所述之方法，與內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配方式基本雷同雷同，故略去不述，四

磁盤容錯(cuò)技術(shù)簡(jiǎn)介四

磁盤容錯(cuò)技術(shù)簡(jiǎn)介6/21/201946【一】影響文件安全性三大因素人為因素，即由于人們有意或無(wú)意的行為，而使文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)遭到破壞或丟失。系統(tǒng)因素，即由于系統(tǒng)的某部分出現(xiàn)異常情況，而造成對(duì)數(shù)據(jù)的破壞或丟失。特別是作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的磁盤，在出現(xiàn)故障或損壞

時(shí)，會(huì)對(duì)文件系統(tǒng)的安全性造成影響；自然因素，即存放在磁盤上的數(shù)據(jù)，隨著時(shí)間的推移將可能發(fā)生溢出或逐漸消失。四

磁盤容錯(cuò)技術(shù)簡(jiǎn)介6/21/201947【二】影響文件安全性三大因素的應(yīng)對(duì)措施通過(guò)存取控制機(jī)制來(lái)防止由人為因素所造成的文件不安全性。通過(guò)磁盤容錯(cuò)技術(shù)，防止由磁盤部分故障所造成的文件不安全性。通過(guò)“后備系統(tǒng)”來(lái)防止由自然因素所造成的不安全性?！救康谝患?jí)容錯(cuò)技術(shù)SFT-Ⅰ第一級(jí)容錯(cuò)技術(shù)(SFT-Ⅰ)是最基本的一種磁盤容錯(cuò)技術(shù)，主要用 于防止因磁盤表面缺陷所造成的數(shù)據(jù)丟失。它包含雙份目錄、雙 份文件分配表及寫后讀校驗(yàn)等措施。四

磁盤容錯(cuò)技術(shù)簡(jiǎn)介6/21/201948雙份目錄和雙份文件分配表在磁盤上存放的文件目錄和文件分配表FAT，是文件管理所用的重 要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為了防止這些表格被破壞，可在不同的磁盤上或在 磁盤的不同區(qū)域中，分別建立(雙份)目錄表和FAT。其中一份為主 目錄及主FAT；另一份為備份目錄及備份FAT。一旦由于磁盤表面 缺陷而造成主文件目錄或主FAT的損壞時(shí)，系統(tǒng)便自動(dòng)啟用備份文 件目錄及備份FAT，從而可以保證磁盤上的數(shù)據(jù)仍是可訪問(wèn)的。熱修復(fù)重定向和寫后讀校驗(yàn)當(dāng)磁盤表面有少量缺陷時(shí)，則可采取某種補(bǔ)救措施后繼續(xù)使用磁 盤。一般主要采取以下兩個(gè)補(bǔ)救措施：四

磁盤容錯(cuò)技術(shù)簡(jiǎn)介6/21/201949熱修復(fù)重定向：系統(tǒng)將磁盤容量的一部分(例如2%～3%)作為熱修復(fù)重定向區(qū)，用于存放當(dāng)發(fā)現(xiàn)磁盤有缺陷時(shí)的待寫數(shù)據(jù)，并對(duì)寫入該區(qū)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行登記，以便于以后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)。寫后讀校驗(yàn)方式。為了保證所有寫入磁盤的數(shù)據(jù)都能寫入到完好的盤塊中，應(yīng)該在每次從內(nèi)存緩沖區(qū)向磁盤中寫入一個(gè)數(shù)據(jù)塊后，又立即從磁盤上讀出該數(shù)據(jù)塊，并送至另一緩沖區(qū)中，再將該緩沖區(qū)內(nèi)容與內(nèi)存緩沖區(qū)中在寫后仍保留的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。若兩者一致，便認(rèn)為此次寫入成功，可繼續(xù)寫下一個(gè)盤塊；否則，再重寫。若重寫后兩者仍不一致，則認(rèn)為該盤塊有缺陷，此時(shí)，便將應(yīng)寫入該盤塊的數(shù)據(jù)，寫入到熱修復(fù)重定向區(qū)中。四

磁盤容錯(cuò)技術(shù)簡(jiǎn)介【四】第二級(jí)容錯(cuò)技術(shù)SFT-Ⅱ磁盤鏡像——為了避免磁盤驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障而丟失數(shù)據(jù)，便增設(shè)了磁盤鏡像功能。為實(shí)現(xiàn)該功能，須在同一磁盤控制器下再增設(shè)一個(gè)完全相同的磁盤驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)采用磁盤鏡像方式時(shí)，在每次向主磁盤寫入數(shù)據(jù)后，都需要將數(shù)據(jù)再寫到備份磁盤上，使兩個(gè)磁盤上具有完全相同的位像圖。磁盤雙工——未避免磁盤控制器發(fā)生故障，或主機(jī)到磁盤控制器之間的通道發(fā)生了故障，磁盤鏡像功能便起不到數(shù)據(jù)保護(hù)的作用。因此，在第二級(jí)容錯(cuò)技術(shù)中，又增加了磁盤雙工功能，即將兩臺(tái)

磁盤驅(qū)動(dòng)器分別接到兩個(gè)磁盤控制器上，此種模式為磁盤機(jī)雙工

模式。該級(jí)容錯(cuò)技術(shù)完全是一種通過(guò)增加硬件投入保證安全的模式！6/21