計算機操作系統(tǒng)（第二版）課件：文件管理

OperatingSystem

文件管理目錄2.文件的結構和存取3.文件目錄管理4.文件存儲空間管理5.文件共享和文件保護6.磁盤調(diào)度1.文件和文件系統(tǒng)7.Linux文件系統(tǒng)8.本章小結物理結構：難點和重點6.1文件和文件系統(tǒng)文件概念文件系統(tǒng)概念文件操作文件的概念（簡單內(nèi)容不討論）不同文件系統(tǒng)文件名命名規(guī)則：長度、字符、后綴名等文件分類按用途、保護級別、存取方式分類（簡單內(nèi)容不討論）Unix、Linux文件分類

（引導講授）6.1文件和文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)概念與功能文件操作

6.1.1文件1.文件的概念6.1文件和文件系統(tǒng)

文件是具有文件名的、在邏輯上有完整意義的一組相關信息項的有序集合。構成文件的基本單位可以是單個字符或字節(jié)，也可以是記錄。后綴名有無特殊意義文件名文件名長度組成字符區(qū)分大小寫字符集你了解哪些文件系統(tǒng)？文件名長度分別是如何規(guī)定的？1）舉出一種區(qū)分大小寫的文件系統(tǒng)？2）舉出一種不區(qū)分大小寫的文件系統(tǒng)？舉出幾種你了解的后綴名及含義？

6.1.1文件1.文件的概念6.1文件和文件系統(tǒng)

6.1.1文件2.文件的類型（1）按用途分類：系統(tǒng)文件、庫文件和

用戶文件（2）按保護級別分類：只讀文件、讀寫文件、只執(zhí)行文件、不保護文件（3）按存取方式分類：順序存取文件和隨機存取文件（4）實際操作系統(tǒng)中文件分類：Window、Unix和Linux都有普通文件和目錄文件，Unix和Linux系統(tǒng)還有特殊文件6.1文件和文件系統(tǒng)FIFO文件字符設備文件塊設備文件符號鏈接文件普通文件目錄文件特殊文件文件內(nèi)容6.1.2文件系統(tǒng)1.文件系統(tǒng)的概念6.1文件和文件系統(tǒng)文件讀寫管理文件共享和保護文件系統(tǒng)的功能（1）從用戶的角度看：文件系統(tǒng)實現(xiàn)了“按名存取”的功能（2）從系統(tǒng)的角度看：文件存儲空間管理文件目錄管理文件地址映射軟件集合數(shù)據(jù)結構文件

6.1.3文件操作6.1文件和文件系統(tǒng)（7）設置文件讀寫指針（8）獲取文件屬性（9）設置文件屬性（10）重命名文件（11）鎖定文件（1）創(chuàng)建文件（2）刪除文件（3）打開文件（4）關閉文件（5）讀文件（6）寫文件命令接口、程序接口、圖形接口“打開文件”操作的主要工作是（）把指定文件的目錄項復制到內(nèi)存指定區(qū)域把指定文件內(nèi)容復制到內(nèi)存指定區(qū)域在指定文件所在的存儲介質(zhì)上找到指定文件的目錄項在內(nèi)存中尋找指定文件ABCD提交單選題10分Linux操作系統(tǒng)中，輸入/輸出設備被視為（）普通文件目錄文件管道文件特殊文件ABCD提交單選題10分6.1文件和文件系統(tǒng)文件的概念文件名命名規(guī)則文件分類文件系統(tǒng)的概念及功能文件操作本節(jié)知識小結6.2文件的結構和存取文件邏輯結構文件物理結構文件存取難點

6.2.1文件的邏輯結構1、解釋說明什么是邏輯結構2、分析說明設計邏輯結構要考慮的因素3、解釋說明文件邏輯結構的分類4、有結構文件的分類

（1）順序文件概念，如何檢索記錄？分析優(yōu)缺點？

（2）索引文件概念，如何檢索記錄？分析優(yōu)缺點？

（3）索引順序文件概念，如何檢索記錄？分析優(yōu)缺點？

（4）直接文件和散列文件概念，簡單分析優(yōu)缺點？6.2文件的結構和存取

6.2.1文件的邏輯結構設計原則操作手段簡單易用提高文件信息的檢索速度方便文件內(nèi)容的修改數(shù)據(jù)空間緊湊降低文件的存儲費用系統(tǒng)靈活性姓名*手機號碼*郵箱6.2文件的結構和存取

比如設計數(shù)據(jù)庫表時，為提高表中記錄檢索速度，你會怎么設計？對于經(jīng)常修改的表格，添加太多的索引有什么不好？比如SQLServer中兩種字段數(shù)據(jù)類型的區(qū)別：char、varchar

6.2.1文件的邏輯結構2.分類有結構文件：整個文件由若干條記錄構成，也稱記錄式文件數(shù)據(jù)組織形式分成數(shù)據(jù)項、記錄和文件三級定長記錄文件與變長記錄文件數(shù)據(jù)庫文件：有結構文件無結構文件：由一組相關信息組成的有序字符流，也稱流式文件文件長度按字節(jié)計算。對流式文件的訪問，是用讀寫指針指出下一個要訪問的字符。-UNIX、DOS、WINDOWS系統(tǒng)中的文件都是流式文件。6.2文件的結構和存取

6.2.1文件的邏輯結構

6.2文件的結構和存取

6.2.1文件的邏輯結構（自學）3.有結構文件分類順序文件索引文件索引順序文件直接文件和散列文件6.2文件的結構和存取

有一個順序文件有1000000條記錄，平均查找的記錄數(shù)為500000個，采用索引順序文件結構，則最好情況下平均只需查找（）個記錄。1000025000010005000ABCD提交單選題10分

6.2.2文件的物理結構6.2文件的結構和存取物理結構連續(xù)結構索引結構鏈接結構顯式鏈接隱示鏈接混合索引多級索引單極索引

6.2.2文件的物理結構1、說明連續(xù)文件的概念2、分析連續(xù)文件的性能優(yōu)缺點3、說明鏈接文件的概念4、隱式鏈接文件的概念及性能優(yōu)缺點分析5、說明顯示鏈接文件的概念6、分析顯示鏈接文件性能優(yōu)缺點7、FAT文件系統(tǒng)深入分析：講授8、索引文件：引導講授6.2文件的結構和存取

6.2.2文件的物理結構1.連續(xù)文件連續(xù)文件又稱為順序文件，它是把邏輯文件中的信息順序地存放到一組相鄰接的磁盤塊中而形成的物理文件。6.2文件的結構和存取主要優(yōu)點：順序訪問速度快可隨機存取主要缺點：磁盤空間會產(chǎn)生碎片文件修改困難

6.2.2文件的物理結構1.連續(xù)文件6.2文件的結構和存取文件名起始塊塊數(shù)count12tr144mail196list284f62

文件目錄項文件名物理地址1230567491011813141512171819162122232025262724list29303128mailcounttrf對于連續(xù)文件，目錄項中文件物理地址存什么內(nèi)容？連續(xù)文件的主要優(yōu)缺點有哪些？

6.2.2文件的物理結構2.鏈接文件一個邏輯上連續(xù)的文件分散存放在多個不連續(xù)的磁盤塊中，再使用鏈接指針將這多個離散的磁盤塊鏈接起來，這樣形成的物理文件稱為鏈接文件（1）隱式鏈接6.2文件的結構和存取主要缺點：文件只能順序存取文件容易丟失隱式鏈接文件的主要優(yōu)缺點有哪些？

6.2.2文件的物理結構2.鏈接文件（2）顯式鏈接

所有鏈接指針統(tǒng)一存放在一張顯示的鏈接表(FAT，F(xiàn)ileAllocationTable，文件分配表)中。一個邏輯磁盤設置一張表，以物理盤塊號為序，表項內(nèi)容為指向某文件的下一盤塊的指針。6.2文件的結構和存取主要缺點：FAT表占內(nèi)存空間FAT表較大時，隨機存取效率降低FAT32：0x0FFFFFFF如file1文件分配到2、4、6、1號盤塊主要優(yōu)點：檢索速度快支持隨機存取顯式鏈接文件的主要優(yōu)缺點有哪些？MS-DOS的文件物理結構6EOF11105EOF0123456789FATFCBA4FCBB91011AB物理塊號文件A占據(jù)哪些磁盤塊？FAT表還可以表示磁盤空間的使用情況某文件系統(tǒng)采用隱式鏈接，文件f1占10個盤塊，假設該文件的目錄項在內(nèi)存中，則要讀取該文件的第6個塊，需要啟動()次磁盤I/O操作？12610ABCD提交單選題10分引導區(qū)FAT1FAT2根目錄區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)FAT文件系統(tǒng)磁盤組織結構：FAT32引導區(qū)主要內(nèi)容：

每扇區(qū)字節(jié)數(shù)；通常512B

每簇扇區(qū)數(shù)；

FAT1的位置；磁盤分區(qū)大?。ㄉ葏^(qū)數(shù)）Fat32數(shù)據(jù)區(qū)

FAT表大?。ㄉ葏^(qū)數(shù)）；根目錄位置；引導區(qū)備份扇區(qū)的位置；文件系統(tǒng)類型6.2.2文件的物理結構2.鏈接文件6.2文件的結構和存取FAT表大小的計算方法：例：一個磁盤分區(qū)大小為20GB，若盤塊大小為1KB，計算該磁盤分區(qū)的FAT表大小。分析：盤塊數(shù)=20GB/1KB=20M塊，則盤塊號大小為3.5B，

FAT表大小=20M×3.5B=70MB注意：早期每個磁盤塊號大小取半個字節(jié)的整數(shù)倍。一個磁盤分區(qū)大小為300GB，若盤塊大小為4KB，則該磁盤分區(qū)的FAT表大小為（）字節(jié)。300M500M262.5M545MABCD提交單選題10分6.2.2文件的物理結構2.鏈接文件

6.2.2文件的物理結構3.索引文件索引表：系統(tǒng)為每個文件建立一張索引表，每個邏輯塊占一個表項，以邏輯塊號為序，表項內(nèi)容為該邏輯塊所對應的磁盤塊號。索引塊：存放索引表的盤塊。

索引文件：由數(shù)據(jù)文件和索引表構成。6.2文件的結構和存取文件file1分配到4個磁盤塊：10

15

30

40

1230索引表403302151100物理塊邏輯塊9索引塊40301510索引文件的基本概念或基本原理？索引文件的性能優(yōu)缺點？3.索引文件6.2.2文件的物理結構（1）單級索引文件如File_A存放在10＃，17＃，2＃，11＃盤塊中，索引塊為20＃盤塊如果用戶現(xiàn)在要求訪問文件的第3個塊，系統(tǒng)應如何找到這個塊的物理地址？即找到存放在哪個磁盤塊上。分析說明單級索引文件的實現(xiàn)原理？假設某文件系統(tǒng)磁盤塊大小為4KB，每個盤塊號4B，那么單級索引文件結構能支持的最大文件是（）字節(jié)4K4000K4M無法計算ABCD提交單選題10分假設某文件系統(tǒng)磁盤塊大小為4KB，每個盤塊號4B，若一個文件為10MB，則其索引表大小為（）字節(jié)。10K10M4K無法計算ABCD提交單選題10分6.2.2文件的物理結構3.索引文件（2）多級索引文件分析說明兩級和多級索引文件的實現(xiàn)原理？文件索引表多個一級索引塊二級索引塊三級索引塊兩級索引文件三級索引文件如果文件系統(tǒng)采用二級索引，盤塊大小為4KB，盤塊號為4B，現(xiàn)在要訪問文件File_A的第2000塊，應該如何找到該塊的物理地址（盤塊號）？6.2.2文件的物理結構3.索引文件（2）多級索引文件三級索引如果文件系統(tǒng)采用三級索引，磁盤塊大小為4KB，每個盤塊號4B，則能支持的最大文件是多少字節(jié)？答案發(fā)彈幕如果一個文件有4個塊，采用3級索引，要訪問文件的第3塊，需要啟動磁盤I/O多少次？（讀取一個磁盤塊就啟動磁盤I/O一次）答案發(fā)彈幕

UNIXsystemV：i節(jié)點中的物理地址字段iaddr(13):iaddr(0)～iaddr(9):直接地址iaddr(10)：一級索引iaddr(11):二級索引iaddr(12):三級索引設某文件長度為XB，若盤塊大小為4KB，每個盤塊號4B，則:（1）文件盤塊數(shù)量為：

n=[X/4k]+1（2）每個索引塊能存放的盤塊號數(shù)量：=4K/4=1K(個)6.2.2文件的物理結構3.索引文件（2）混合索引文件Unix、Linux：直接地址，一級索引，二極索引，三級索引混合索引文件data…≤10個數(shù)據(jù)塊i節(jié)點

…iaddr(0)iaddr(1)

…iaddr(8)iaddr(9)iaddr(10)iaddr(11)iaddr(12)datadatadata（1）n≤10:

所有數(shù)據(jù)塊號全部存放在iaddr(0)～iaddr(9)中如果要訪問文件的第3個塊（假設從1開始計數(shù)），如何獲得其物理地址？文件名i節(jié)點指針文件目錄項混合索引文件(2)10＜n≤1034：iaddr(12)iaddr(11)iaddr(10)iaddr(9)iaddr(8)…iaddr(1)iaddr(0)…i節(jié)點…前10個…≤1024個數(shù)據(jù)塊…一級索引塊前面10個數(shù)據(jù)塊號全部存放在iaddr(0)～iaddr(9)中；剩下的不超過1024個數(shù)據(jù)塊號放在一個一級索引塊中；并將該一級索引塊號存入iaddr(10)中：剩下的1024個數(shù)據(jù)塊的塊號需要幾個一級索引塊來存放？混合索引文件(2)10＜n≤1034：iaddr(12)iaddr(11)iaddr(10)iaddr(9)iaddr(8)…iaddr(1)iaddr(0)…i節(jié)點…前10個…≤1024個數(shù)據(jù)塊…一級索引塊前面10個數(shù)據(jù)塊號全部存放在iaddr(0)～iaddr(9)中；剩下的不超過1024個數(shù)據(jù)塊號放在一個一級索引塊中；并將該一級索引塊號存入iaddr(10)中：如果要訪問文件的第3個塊（假設從1開始計數(shù)），如何獲得其物理地址？如果要訪問文件的第100個塊（假設從1開始計數(shù)），如何獲得其物理地址？混合索引文件一級索引塊1024個…前10個…≤1024+1M個數(shù)據(jù)塊…………1024個1024個二級索引塊≤1024個Iaddr(12)Iaddr(11)Iaddr(10)Iaddr(9)Iaddr(8)…Iaddr(1)Iaddr(0)…索引節(jié)點如果要訪問文件的第2000個塊（假設從1開始計數(shù)），如何獲得其物理地址？剩下的1024+1M個數(shù)據(jù)塊的塊號需要幾個一級索引塊來存放？(3)1034＜n≤1034+1M：前面10個數(shù)據(jù)塊號全部存放在iaddr(0)～iaddr(9)中剩下的不超過1024+1M個數(shù)據(jù)塊號放在不超過1025個一級索引塊第一個一級索引塊號存入iaddr(10)中；剩下的不超過1024個一級索引塊號存入一個二級索引塊中將該二級索引塊號存入iaddr(11)中混合索引文件iaddr(12)iaddr(11)iaddr(10)iaddr(9)iaddr(8)…iaddr(1)iaddr(0)…i節(jié)點…前10個…≤1024+1M+1G數(shù)據(jù)塊(3)1034+1M＜n≤1034+1M+1G前面10個數(shù)據(jù)塊號全部存放在iaddr(0)～iaddr(9)中剩下的1024+1M+1G個數(shù)據(jù)塊的塊號需要幾個一級索引塊來存放？一級索引塊1024個…≤1024+1M+1G個數(shù)據(jù)塊…………1024個1024個混合索引文件(3)1034+1M＜n≤1034+1M+1G剩下的不超過1024+1M+1G個數(shù)據(jù)塊號放在不超過1025+1M個一級索引塊中混合索引文件一級索引塊…1024個1024個1024個…1024個二級索引塊≤1025+1M個iaddr(12)iaddr(11)iaddr(10)iaddr(9)iaddr(8)…iaddr(1)iaddr(0)…i節(jié)點(3)1034+1M＜n≤1034+1M+1G將第一個一級索引塊號存入iaddr(10)中；剩下的不超過1024+1M個一級索引塊號存入≤1025個二級索引塊中混合索引文件…二級索引塊≤1025個≤1024個三級索引塊iaddr(12)iaddr(11)iaddr(10)iaddr(9)iaddr(8)…iaddr(1)iaddr(0)…i節(jié)點(3)1034+1M＜n≤1034+1M+1G再將第一個二級索引塊存入iaddr(11)中；剩下的不超過1024個二級索引塊號存入一個三級索引塊中；最后將該三級索引塊塊號存入iaddr(12)中：混合索引文件…前10個…

≤1024+1M+1G個數(shù)據(jù)塊……………一級索引塊1024個…1024個1024個1024個1024個1024個1024個1024個二級索引塊1024個1024個…Iaddr(12)Iaddr(11)Iaddr(10)Iaddr(9)Iaddr(8)…Iaddr(1)Iaddr(0)…i節(jié)點(3)1034+1M＜n≤1034+1M+1G：總結≤1024個三級索引塊采用這種文件結構，若每個磁盤塊大小為4KB，每個磁盤塊號長度為4B，則文件系統(tǒng)能支持的最大文件是多大？結果發(fā)彈幕4TB（三級索引）+4GB（二級索引）+4MB（一級索引）+40KB（直接地址）4.文件物理結構性能特點總結連續(xù)文件的優(yōu)點是不需要額外的空間開銷，只要在文件目錄中指出文件的大小和首塊的塊號即可，對順序的訪問效率很高。適應于順序存取且文件不經(jīng)常修改的情況。缺點是文件動態(tài)地增長和縮小時系統(tǒng)開銷很大；文件創(chuàng)建時要求用戶提供文件的大??；存儲空間浪費較大。鏈接文件克服了連續(xù)文件的不足之處，但文件的隨機訪問系統(tǒng)開銷較大。適應于經(jīng)常順序訪問、經(jīng)常修改的文件。索引文件既適應于順序訪問，也適應于隨機訪問，是一種比較好的文件物理結構，但要有用于索引表的空間開銷和文件索引的時間開銷。UNIX系統(tǒng)是使用索引結構成功的例子。6.2.2文件的物理結構哪個小組來總結下？例1：當數(shù)據(jù)分別為以下使用要求時，應選擇何種

物理文件組織方式，為什么？

（1）快速訪問，不經(jīng)常更新，經(jīng)常隨機訪問

（2）快速訪問，經(jīng)常更新，經(jīng)常按一定順序訪問；

（3）快速訪問，經(jīng)常更新，經(jīng)常隨機訪問。

6.2.2文件的物理結構哪個小組來來分析下討論結果？存放在磁盤上的連續(xù)文件（?

）既可隨機訪問，又可順序訪問只能隨機訪問只能順序訪問順序訪問速度快ABCD提交多選題10分在文件系統(tǒng)中,文件的不同物理結構有不同的優(yōu)缺點。在下列文件的物理結構中,（）不具有直接讀寫文件任意一個記錄的能力。連續(xù)文件隱式鏈接顯式鏈接索引文件ABCD提交單選題10分如果一個文件存放在100個數(shù)據(jù)塊中，文件索引信息都在內(nèi)存中，如果不考慮索引信息的保存，則（）不需要做任何磁盤I/O操作。采用連續(xù)分配策略，將最后一個數(shù)據(jù)塊搬到文件頭部采用單級索引分配策略，將最后一個數(shù)據(jù)塊搬到文件頭部采用隱式鏈接分配策略，將最后一個數(shù)據(jù)塊搬到文件頭部采用隱式鏈接分配策略，將第一個數(shù)據(jù)塊插入文件尾部ABCD提交單選題10分為支持CD-ROM中視頻文件的快速隨機播放，播放性能最好的文件數(shù)據(jù)塊組織方式是（）連續(xù)結構鏈式結構單級索引結構多級索引結構ABCD提交單選題10分例2：某文件系統(tǒng)采用單級索引文件結構，假定文件索引表的每個表項占3個字節(jié)，存放一個磁盤塊的塊號（磁盤塊的大小為512B）。試問：1）該文件系統(tǒng)能支持的最大文件大小是多少字節(jié)？能管理的最大磁盤空間是多大？2）若采用2級或3級索引，該文件系統(tǒng)能支持的最大文件大小是多少字節(jié)？能管理的最大磁盤空間是多大？6.2.2文件的物理結構分析1）由于索引表占用一個大小為512B的磁盤，所以該文件系統(tǒng)的索引表可以管理512/3=170個表項，而每一個表項對應一個物理塊，因此該文件系統(tǒng)可以支持的最大文件為：170*512B=87040B=85K

能管理的最大磁盤空間：224*512B2）若采用二級索引，則是：170*170*512B=7225KB3）若采用三級索引，則是：170*170*170*512B=2456500KB=2398.93M例3：課后自行分析在磁盤上有一個文件系統(tǒng)，磁盤每塊512個字。在文件的目錄項中給出了文件名、第一個索引塊地址、文件長度（塊數(shù)）。在索引塊中（包含第一個索引塊）前面511個字指向文件塊，即第i個索引項（i=0,1，…，510）指向文件的i塊，索引塊中最后一個字指向下一個索引塊，最后一個索引塊中最后一個字為nil。假定目錄在內(nèi)存中，每個文件的邏輯塊均從0開始編號，邏輯塊長與物理塊長相同，對這樣的索引物理結構，系統(tǒng)應如何將邏輯塊號轉(zhuǎn)換成物理塊號？6.2.2文件的物理結構例3分析：小組討論（8分鐘）某系統(tǒng)中磁盤的每個盤塊大小為2KB，外存分配方法采用混合索引結構，其中索引節(jié)點中直接地址10項，一級索引地址2項，二級索引地址1項，每個盤塊號占用4個字節(jié)。（1）請問該系統(tǒng)中允許的文件最大長度是多少？能支持的最大磁盤空間是多大？（2）分析一個文件系統(tǒng)中允許的文件最大長度和能支持的最大磁盤空間容量分別與哪些因素有關？（3）如果文件的索引節(jié)點在內(nèi)存中，要訪問文件的第500000個字節(jié)，需要啟動讀磁盤操作多少次？說明該字節(jié)邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址的過程。小組討論：分析：一個盤塊可記錄的盤塊號的數(shù)量為：2KB/4=512直接地址：記錄10個文件所占物理塊的塊號一級索引：記錄512*2=1024個文件所占物理塊的塊號二級索引：記錄512*512個文件所占物理塊的塊號該系統(tǒng)中允許的文件最大長度（512*512+512*2+10）*2KB=

最大磁盤空間：232*2KB（3）500000/2K=244…288(244-10)/512=0…234，所以在第1個一級索引塊中，從i節(jié)點中找到其塊號，讀入內(nèi)存，其中的第234個塊號就是數(shù)據(jù)塊塊號，讀出即可。

所以需要讀兩次磁盤

6.2.3文件的存取方法1、什么是順序存取2、什么是隨機存取3、存取方式與存儲介質(zhì)有什么關系？4、存取方式與文件物理結構有什么關系？6.2文件的結構和存取

6.2.3文件存取文件存取方法：物理結構，存儲介質(zhì)特性

順序存取是指按文件中的記錄順序依次進行讀/寫操作的存取方法。

隨機存取是指按任意的次序隨機讀/寫文件中的記錄。6.2文件的結構和存取6.2文件結構–索引文件、存取方式索引文件的概念及性能特點單級索引文件、多級索引文件的實現(xiàn)原理與性能特點混合索引文件的實現(xiàn)原理與性能特點文件存取方式、與文件物理結構及存儲介質(zhì)的關系本節(jié)知識小結

文件目錄管理的要求FCB中的主要內(nèi)容FAT16目錄項（引導分析）

引入索引節(jié)點有什么好處？索引節(jié)點中的內(nèi)容

文件目錄結構單級目錄結構概念及性能分析兩級目錄結構概念及性能分析多級目錄結構概念及性能分析

目錄檢索技術線性檢索法：Hash檢索法6.3文件目錄管理6.3文件目錄管理目錄管理要求實現(xiàn)按名存取提高目錄檢索速度允許文件重名方便文件共享

6.3.1文件目錄概念文件目錄

一組文件控制塊（或文件目錄項）的有序集合文件控制塊：文件描述和控制信息文件控制塊：文件與FCB一一對應，是文件存在的唯一標志。

（1）基本信息文件名用戶名：文件主、同組用戶、用戶組等文件類型文件物理地址和文件長度文件邏輯結構和文件物理結構6.3文件目錄管理1.連續(xù)文件物理地址的內(nèi)容是什么？2.鏈接文件物理地址的內(nèi)容是什么？3.索引文件物理地址的內(nèi)容是什么？

6.3.1文件目錄概念文件控制塊:

（2）存取控制信息

文件主、同組用戶（或授權用戶）、一般用戶

（3）使用信息文件的建立日期及時間上次存取文件的日期及時間當前的使用狀態(tài)信息共享鏈接計數(shù)等6.3文件目錄管理

6.3.1文件目錄概念屬性：位b7b6b5b4b3b2b1b0含義保留保留歸檔子目錄卷標系統(tǒng)隱藏只讀文件名擴展名屬性保留時間日期起始塊號文件長度8B4B2B2B2B10B1B3B時間：最近修改時間位b15～b11b10～b5b4～b0含義

小時

分鐘

秒日期：最近修改日期位b15～b9b8～b5b4～b0含義

相對于1980年的年份偏移量

月份

日期6.3文件目錄管理文件控制塊舉例：MS-DOS的文件控制塊：FAT16

盤塊號是32位！

Windows98基本目錄項示意圖Windows98長文件名目錄項示意圖6.3文件目錄管理6.3.1文件目錄概念文件控制塊舉例：

Windows98（FAT32）包含基本目錄項和長文件目錄項文件名擴展名屬性保留時間日期起始塊號文件長度8B4B2B2B2B10B1B3B

6.3.1文件目錄概念索引節(jié)點（1）索引節(jié)點引入原因

例：一個子目錄中共1024個文件，若盤塊大小1KB，一個FCB為32B，則查找一個文件平均要啟動多少次磁盤I/O操作？

分析：目錄文件所需盤塊：1024/(1KB/32B)=32（塊）

查找一個文件平均啟動磁盤次數(shù)=（1+32）/2=16.5次查找文件時平均啟動磁盤I/O操作的次數(shù)較大，降低了目錄檢索效率。索引節(jié)點（簡稱i節(jié)點）:文件控制塊中除文件名以外的描述信息單獨形成的數(shù)據(jù)結構。6.3文件目錄管理檢索目錄過程中實際只用到了文件控制塊中的什么信息？文件名！

6.3.1文件目錄概念索引節(jié)點傳統(tǒng)unix目錄項：

文件名（14B）i節(jié)點編號（2B）UnixS5fs目錄項：

文件名（255B）i節(jié)點編號（4B）本目錄項長度文件名長度符號目錄項：

文件名i節(jié)點指針基本目錄項：

i節(jié)點指針物理地址長度…FCB內(nèi)容

=

文件名

+

文件其他描述信息

6.3文件目錄管理這個文件系統(tǒng)最多可以創(chuàng)建多少個文件？

索引節(jié)點

引入索引節(jié)點對目錄檢索效率的改善：在某個文件系統(tǒng)中，每個盤塊為512個字節(jié)，文件控制塊占64個字節(jié)，其中文件名占8個字節(jié)。如果索引節(jié)點編號占2個字節(jié)，對一個存放在磁盤上256個目錄項的目錄，試著比較引入索引節(jié)點前后，為找到其中一個文件的FCB，平均啟動磁盤的次數(shù)。解答：引入索引節(jié)點前：

目錄文件需要占用磁盤塊數(shù)：=（64*256）/512=32（塊）

平均啟動磁盤次數(shù)：=（32+1）/2=16.5次引入索引節(jié)點后：

符號目錄項長度=（8+2）*256/512=5（塊）

平均啟動磁盤次數(shù)：=（5+1）/2+1=4次6.3.1文件目錄管理2.索引結點（i節(jié)點）（1）UnixS5FS文件系統(tǒng)的磁盤布局：

超級塊：數(shù)據(jù)塊的大??；

i節(jié)點表中塊的大?。淮疟P分區(qū)中空閑塊的數(shù)目；磁盤分區(qū)中空閑i節(jié)點的數(shù)目；空閑塊表；空閑i節(jié)點表。

引導塊超級塊i節(jié)點表數(shù)據(jù)區(qū)實際上是第一組可供分配的空閑塊的塊號

（2）索引節(jié)點分類內(nèi)存索引節(jié)點（針對已打開文件）

每當打開一個文件時，都會在內(nèi)存中為該打開文件建立一個內(nèi)存索引節(jié)點。磁盤i節(jié)點內(nèi)容i節(jié)點狀態(tài)訪問計數(shù)邏輯設備號鏈接指針2.索引結點（i節(jié)點）磁盤索引節(jié)點

存放在磁盤上的索引節(jié)點文件屬性用戶標識符文件物理長度文件物理地址文件的時間相關信息文件鏈接計數(shù)增加目錄文件所存放的信息是（

）。某一文件存放的數(shù)據(jù)信息

某一文件的文件目錄該目錄中所有數(shù)據(jù)文件目錄該目錄中所有子目錄文件和數(shù)據(jù)文件的目錄ABCD提交單選題10分在UNIX系統(tǒng)中，索引節(jié)點中通常不包括（）文件名物理地址文件長度存取權限ABCD提交單選題10分在Linux中，文件的索引信息存放在（

）。超級塊i節(jié)點目錄項文件內(nèi)容的開頭部分ABCD提交單選題10分

6.3.2文件目錄結構單級目錄結構：整個文件系統(tǒng)只建立一張目錄表。優(yōu)點：實現(xiàn)簡單能實現(xiàn)按名存取缺點：查找速度慢；不允許重名；

不便于實現(xiàn)文件共享6.3文件目錄管理

6.3.2文件目錄結構2.兩級目錄結構：將文件目錄分為主文件目錄和用戶文件目錄。優(yōu)點：

提高了目錄檢索速度

允許文件重名

不同用戶可以使用不同的文件名來訪問系統(tǒng)中的同一個共享文件缺點：無法很好地滿足文件多的用戶的需要6.3文件目錄管理

6.3.2文件目錄結構3.多級目錄結構：樹形目錄絕對路徑：目錄/子目錄名…/文件名相對路徑：當前目錄/子目錄名…/文件名6.3文件目錄管理什么是絕對路徑？什么是相對路徑？多級目錄結構有哪些優(yōu)點呢？

優(yōu)點：

層次清楚允許文件重名進一步提高目錄檢索速度

容易實現(xiàn)共享例：/usr/ast/mbox根目錄tmp8usr6etc9lib14dev7bin4..1.126#i節(jié)點/usr子目錄file220bal45ast26jim51erik30dick19..1.6/ast子目錄ab78src17mini81mbox60book92grant64..6.26

1.線性檢索當前目錄上級目錄

6.3.3目錄檢索技術6#i節(jié)點132133沖突問題：文件名轉(zhuǎn)換時不同的文件名可能轉(zhuǎn)換成相同的Hash值

解決方法：此Hash值再加上一個常數(shù)形成新的索引值，然后重新開始查找。6.3.3目錄檢索技術2.Hash方法建立Hash索引文件目錄：文件名目錄索引值下面關于目錄檢索的論述中正確的是（）由于Hash法具有較快的檢索速度，故在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中已開始使用它取代傳統(tǒng)的順序檢索法在利用順序檢索法時，對于樹形目錄應采用文件的路徑，且應從根目錄開始逐級檢索在順序檢索法查找過程中，只要有一個文件分量名未能找到，便應停止查找在順序檢索法的查找完成時，即應得到文件的物理地址ABCD提交單選題10分例題有一個文件系統(tǒng)，盤塊大小為1KB，盤塊號4B，根目錄常駐內(nèi)存如下圖所示，文件目錄采用隱式鏈接結構（串聯(lián)結構），每個目錄下最多存放40個文件或目錄(稱下級文件)。每個磁盤塊最多可存放10個文件目錄項：若下級文件是目錄文件，則上級目錄項指向其父目錄文件的第一塊地址。假設目錄結構中各下級文件的目錄項按自左向右的次序排列，“…”表示尚有其他的文件或子目錄。（1）在unix系統(tǒng)中，若要讀入/A/D/G/I/K的第10000塊，至少啟動磁盤多少次？最多多少次？（2）若普通文件采用隱式鏈接結構，要讀入/A/D/G/I/K的第200塊，至少啟動磁盤多少次？最多多少次？例題有一個文件系統(tǒng)，盤塊大小為1KB，盤塊號4B，根目錄常駐內(nèi)存如下圖所示，文件目錄采用隱式鏈接結構（串聯(lián)結構），每個目錄下最多存放40個文件或目錄(稱下級文件)。每個磁盤塊最多可存放10個文件目錄項：若下級文件是目錄文件，則上級目錄項指向其父目錄文件的第一塊地址。假設目錄結構中各下級文件的目錄項按自左向右的次序排列，“…”表示尚有其他的文件或子目錄。（1）在unix系統(tǒng)中，若要讀入/A/D/G/I/K的第10000塊，至少啟動磁盤多少次？最多多少次？查找FCB，最少：讀取A，D，G，I4個目錄文件的第一塊，得到K的FCB，總共4次啟動磁盤；最多：讀取A的第一塊，D，G，I目錄文件的所有4個塊，1+4*3=13次啟動磁盤。讀入K的第10000塊：需要通過二級索引找到，一次二級索引塊、一次一級索引塊、一次數(shù)據(jù)塊最少啟動磁盤4+3=7次，最多13+3=16次。例題有一個文件系統(tǒng)，盤塊大小為1KB，盤塊號4B，根目錄常駐內(nèi)存如下圖所示，文件目錄采用隱式鏈接結構（串聯(lián)結構），每個目錄下最多存放40個文件或目錄(稱下級文件)。每個磁盤塊最多可存放10個文件目錄項：若下級文件是目錄文件，則上級目錄項指向其父目錄文件的第一塊地址。假設目錄結構中各下級文件的目錄項按自左向右的次序排列，“…”表示尚有其他的文件或子目錄。（2）若普通文件采用隱式鏈接結構，要讀入/A/D/G/I/K的第300塊，至少啟動磁盤多少次？最多多少次？讀取FCB所啟動的磁盤次數(shù)和（1）一樣，最少為4次，最多為13次讀取數(shù)據(jù)需啟動300次，因此讀取第200塊最少需要啟動4+300=304次磁盤，最多需要啟動13+300=313次。小組討論題目1(課后思考）某文件系統(tǒng)物理塊大小為512B，有文件A，包含600個邏輯記錄，每個記錄占255B，每個物理塊存放2個記錄，文件A在目錄中的位置如圖所示。每個目錄項占127B，每個物理塊存放4個目錄項，根目錄常駐內(nèi)存。（1）若文件系統(tǒng)采用隱式鏈接結構，要將文件的第300個記錄讀入內(nèi)存，需要存取幾次硬盤？（2）若文件系統(tǒng)采用連續(xù)結構，要將文件的第300個記錄讀入內(nèi)存，需要存取幾次硬盤？小組討論1分析小組討論題目2：（6分鐘）某文件系統(tǒng)有如下使用要求：（1）文件經(jīng)常隨機訪問，經(jīng)常修改；（2）系統(tǒng)中絕大多數(shù)文件是中小型文件，但偶爾會出現(xiàn)大文件；（3）盡量提高文件讀寫速度（4）希望文件的檢索速度比較快；

請為該文件系統(tǒng)設計合適的文件物理結構和目錄結構，并簡要說明你的設計方案是如何支持上述各項使用要求的。6.3文件目錄管理文件系統(tǒng)對文件目錄管理的要求FCB中存放的主要內(nèi)容索引節(jié)點的概念及對文件檢索效率的影響3種文件目錄結構的基本思想、性能特點文件目錄的兩種檢索方式：順序檢索、hash檢索本節(jié)知識小結解決問題：當你創(chuàng)建文件時，系統(tǒng)如何在磁盤上為你的文件分配所需要的磁盤空間？當你刪除文件時，系統(tǒng)如何回收文件所占據(jù)的磁盤空間？文件存儲空間管理：數(shù)據(jù)結構、分配和回收方法空閑表法

空閑塊鏈表法位示圖

成組鏈接法6.4文件存儲空間管理實際上FAT表也可以管理磁盤存儲空間1、分析空閑表法的概念、分配與回收算法、性能優(yōu)缺點（簡單不討論）2、分析空閑盤塊鏈表法的概念、分配與回收算法、性能優(yōu)缺點3、位示圖：1）分析說明位示圖的概念2）分析說明分配磁盤塊算法3）分析說明回收磁盤塊算法4）分析性能特點，可以進一步改進性能嗎？4、成組鏈接法（引導講授）6.4文件存儲空間管理

1.空閑表法（方便連續(xù)分配）表項：序號、該空閑區(qū)的起始盤塊號、空閑盤塊數(shù)所有空閑區(qū)按起始盤塊號遞增的次序排列6.4文件存儲空間管理分配和回收方法類似于內(nèi)存的動態(tài)分區(qū)分配和回收如果要為某個文件分配10個塊，系統(tǒng)會從哪一個空閑分區(qū)中分配？如果刪除某文件，它所占用的磁盤空間是9-12塊，則回收后的結果是怎樣的？

2.空閑塊鏈表法（方便離散分配）（1）空閑盤塊鏈：每個空閑盤塊中存放一個指針，指向下一個空閑盤塊6.4文件存儲空間管理（2）空閑盤區(qū)鏈：每個空閑盤區(qū)包含若干個連續(xù)的空閑盤塊

分區(qū)序號、起始塊號、盤塊數(shù)等刪除文件時，如何回收磁盤塊呢？回收到鏈首還是鏈尾？這種方法在分配和回收磁盤空間時，效率是高還是低？如何為文件分配一個磁盤塊？3.位示圖法：Linux

（1）位示圖概念：空閑已分配6.4文件存儲空間管理如何為文件分配一個磁盤塊？如何回收一個磁盤塊？

位示圖法（2）盤塊的分配：假設i，j，b從1開始計數(shù)6.4文件存儲空間管理

順序掃描位示圖，找出一個值為“0”的二進制位（i，j）

將找到的二進制位（i，j）b=n(i-1)+j修改位示圖，map［i,j］=1。

（3）盤塊的回收：

將盤塊號b轉(zhuǎn)換成位示圖中（i，j）：

i=(b-1)DIVn+1j=(b-1)MODn+1

修改位示圖：map［i,j］=0

某文件管理系統(tǒng)在磁盤上建立了位示圖(bitmap)，記錄磁盤的使用情況。若磁盤上的物理塊依次編號為：0、1、2、…，系統(tǒng)中字長為32位，每一位對應文件存儲器上的一個物理塊，取值0和1分別表示空閑和占用，如下圖所示。129130131132ABCD提交假設將4195號物理塊分配給某文件，那么該物理塊的使用情況在位示圖中的（）字中描述0單選題10分某文件管理系統(tǒng)在磁盤上建立了位示圖(bitmap)，記錄磁盤的使用情況。若磁盤上的物理塊依次編號為：0、1、2、…，系統(tǒng)中字長為32位，每一位對應文件存儲器上的一個物理塊，取值0和1分別表示空閑和占用，如下圖所示。第3位置“0”第3位置“1”第4位置“0”第4位置“1”ABCD提交假設將4195號物理塊分配給某文件，那么系統(tǒng)應該將該物理塊所在字的（）。（從第1位開始計數(shù)）0單選題10分一個系統(tǒng)某時刻位示圖如下圖所示，若要給文件f1分配一個塊，塊號從1開始計數(shù)，則該文件分到的塊號為（）34355455ABCD提交單選題10分4.成組鏈接法：Unix（1）空閑盤塊的組織

對所有空閑盤塊分組：

例如一磁盤有512塊，編號為0?！?11＃，其中8?！?99＃是空閑盤塊。每組100塊，從后往前分組，則分組情況是：最末組為99塊：499～401；其余每組100塊，分別為：

400～301；300～201；200～101；100～8.

6.4文件存儲空間管理成組鏈接法

（1）空閑盤塊的組織6.4文件存儲空間管理498…402499最末組40199塊399398…302400第4組301100塊299298…202300第3組201100塊199198…102200第2組101100塊99…9100第1組893塊4.成組鏈接法（1）空閑盤塊的組織

空閑盤塊的鏈接：

①從第2組開始，每組的總塊數(shù)及空閑塊號記錄在前一組的最末塊中②對第1組，其總塊數(shù)和各塊塊號記錄在空閑盤塊棧中，放在超級塊里。系統(tǒng)啟動后，主存中建立空閑盤塊號棧：

棧頂指針S_Free=第1組總塊數(shù)。6.4文件存儲空間管理498…402499最末組401399398…302第4組301299298…202第3組201199198…102第2組10199…9第1組8100101102198199200…100201202298299300…200號塊100301302398399400…300號塊1004014024984990…400號塊100號塊93899899100…S_Free空閑盤塊棧第5組超級塊組長塊卷資源結束標記

count=當前組空閑盤塊總數(shù)；

S_Free--；

b=*S_Free; if(count＞1）then {count--; returnb;} elseif(count==1)then {if(b==0)then

拒絕分配，返回0；

else {將b中內(nèi)容讀入空閑盤塊棧；

count=當前組空閑盤塊總數(shù)；

S_Free=count；

returnb;} }空閑盤塊棧6.4文件存儲空間管理成組鏈接法（3）空閑盤塊的分配：針對空閑盤塊棧進行93899899100…S_Free9299899100…S_Free分配8#塊后的空閑盤塊棧

count=當前組空閑盤塊總數(shù)；

S_Free--；

b=*S_Free; if(count＞1）then {count--; returnb;} elseif(count==1)then {if(b==0)then

拒絕分配，返回0；

else {將b中內(nèi)容讀入空閑盤塊棧；

count=當前組空閑盤塊總數(shù)；

S_Free=count；

returnb;} }空閑盤塊棧100200…199198102101空閑盤塊棧100200S_Free…1991981021016.4文件存儲空間管理成組鏈接法（3）空閑盤塊的分配：針對空閑盤塊棧進行S_Free93899899100…1100100#塊內(nèi)容分配給文件

count=當前組空閑盤塊總數(shù)；

b:回收塊號；（如回收50、60號塊）

if（count＜100)then {*S_Free=b; count++; S_Free++; return;} elseif(count==100)then {將空閑盤塊棧內(nèi)容寫入b中；

count=1；

S_Free=0； *S_Free=b; S_Free++; return;}S_Free99200…199198102空閑盤塊?！?010060號塊100200…19919810250空閑盤塊棧160S_Free6.4文件存儲空間管理成組鏈接法（4）空閑盤塊的分配：針對空閑盤塊棧進行回收50#塊回收60#塊某文件系統(tǒng)采用成組鏈接法管理磁盤空間。系統(tǒng)共有1000個磁盤塊，盤塊號為0-999，其中104-999是空閑塊，每一組為100個塊。請完成以下問題：（1）畫出此時空閑盤塊棧的內(nèi)容。（2）現(xiàn)有一個進程要釋放5個物理塊，其塊號為：90、80、100、101、85，畫出回收完成后空閑盤塊棧內(nèi)容。（3）在（2）的基礎上假定一個進程要求分配8個空閑塊，畫出分配后的空閑盤塊棧，給出依次分配的盤塊號。課堂小組討論（8分鐘）空閑盤塊棧

97200…199198106105104

210185所分配盤塊號：85,101,100,80,90,104,105,106(1)(2)(3)

94200…1991981091081076.4文件存儲空間管理空閑表法的思路、分配與回收算法、性能優(yōu)缺點2.空閑盤塊鏈表法的管理思路、分配與回收算法、性能優(yōu)缺點3.位示圖法的管理思路、分配與回收算法、性能優(yōu)缺點4.成組鏈接法的實現(xiàn)思路、分配與回收算法、性能優(yōu)缺點本節(jié)知識小結解決問題：如果你想共享另外一個用戶的文件該怎么操作？百度網(wǎng)盤上的共享鏈接是怎么實現(xiàn)的？如果你希望除你的部分同事以外，任何人不能訪問他的文件，該怎么操作？如果你希望公開一些文件給別人讀取，但不能修改，該怎么實現(xiàn)？為文件設置打開密碼是怎么實現(xiàn)的？6.5文件共享和文件保護

文件共享指某一個或某一些文件可以讓事先規(guī)定的某些用戶共同使用。

文件保護

避免文件被破壞一、文件共享兩種方式1、基于索引節(jié)點共享：原理、優(yōu)缺點2、符號鏈接法共享：原理、優(yōu)缺點

3、硬鏈接與符號鏈接的區(qū)別

二、文件保護1、文件備份：方式、性能、應用舉例（自學）2、文件訪問保護

口令保護：概念、如何設置口令加密保護：概念、如何操作？

設置文件使用權限：

訪問控制矩陣:概念

訪問控制表：按列簡化

用戶權限表：按行簡化

6.5文件共享和文件保護目錄讀、寫、可執(zhí)行權限的含義是什么？6.5文件共享與文件保護/B/B1/B126.5.1.文件共享：C2目錄文件C2215B1目錄文件B11文件物理地址15號i結點C216.5.1文件共享...C21B1215...假設B用戶想使用“/B/B1/B12”文件名訪問共享文件C21。一個索引節(jié)點對應兩個目錄項1.共享索引節(jié)點法1.共享索引節(jié)點法：ABC根目錄A1A2A1A2B1B2C2C1B2C21C1C21C22C22B11A用戶B用戶C用戶B11B126.5.1文件共享15B1目錄文件B11文件物理地址15號i結點C211.共享索引節(jié)點法：C2目錄文件C22...C21B1215...文件物理地址A26.5.1文件共享C2目錄文件C2215B1目錄文件B11文件物理地址15號i結點C216.5.1文件共享...C21B1215Count=2Linux：又稱為硬鏈接ln共享文件名新文件名ln/C/C2/C21/B/B1/B12...Count=1

1.共享索引節(jié)點法：1.共享開銷小2.不能跨文件卷共享2.不允許目錄文件共享分析下這種方法的性能優(yōu)缺點？

$ls–il

13058-rwxrwx---1zwhzwh489月516:38file1

13059-rwxrwx---1zwhzwh579月516:40file21.共享索引節(jié)點法6.5.1文件共享節(jié)點號i文件屬性鏈接計數(shù)文件主用戶組文件大小最近修改時間文件名文件類型：（1）-

：普通文件（2）d

：目錄文件（3）l

：符號鏈接文件（4）c

：字符設備文件（5）b

：塊設備文件；（6）s

：socket文件；（7）p

：管道文件；6.5.1文件共享

$ls–il

13058-rwxrwx---1zwhzwh489月516:38file1

13059-rwxrwx---1zwhzwh579月516:40file2$lnfile2file2hard

$ls–il

13058-rwxrwx---1zwhzwh489月516:38file1

13059-rwxrwx---2zwhzwh579月516:40file2

13059-rwxrwx---2zwhzwh579月516:40file2hard1.共享索引節(jié)點法：2.符號鏈接法B1目錄文件B11count=130號i結點文件物理地址B12...類型：linkB1230B12306.5.1文件共享

為共享文件創(chuàng)建一個link類型的新文件：如/B/B1/B12B用戶想使用“/B/B1/B12”文件名訪問共享文件C21（1）分配并填寫一個空閑i節(jié)點；（2）建立目錄項；（3）分配磁盤空間；（4）寫入文件內(nèi)容：共享文件的路徑名:/C/C2/C21C2目錄文件C2215文件物理地址

count=115號i結點C21...C21建立符號鏈接，不會增加count的計數(shù)值Linux：軟鏈接ln–s共享文件名新文件名ln–s/C/C2/C21/B/B1/B12分析下這種方法的性能優(yōu)缺點？

$ls–il

13058-rwxrwx---1zwhzwh489月516:38file1

13059-rwxrwx---1zwhzwh579月516:40file2$lnfile2file2hard

$ln–sfile1file1soft3.硬鏈接和符號鏈接的區(qū)別$ls–il

13058-rwxrwx---1zwhzwh489月516:38file1

13059-rwxrwx---2zwhzwh579月516:40file2

13059-rwxrwx---2zwhzwh579月516:40file2hard

13061

lrwxrwxrwx1zwhzwh59月516:58file1soft->file16.5.1文件共享小組討論（8分鐘）touch/tmp/foomkdir/tmp/barmkdir/tmp/bar/gagln/tmp/foo/tmp/bar/foo2ln–s/tmp/foo/tmp/bar/fooln/tmp/foo/tmp/bar/gag/barln–s/tmp/bar/tmp/bar/gag/bar2ln–s/tmp/tmp/bar/gag/tmp執(zhí)行上述命令后，給出各文件的i節(jié)點中count計數(shù)值6.5.1文件共享

造成文件被破壞的原因：系統(tǒng)軟硬件錯誤：系統(tǒng)可靠性被未授權用戶訪問：系統(tǒng)安全性1.文件備份：增強系統(tǒng)存儲文件的可靠性批量備份全量轉(zhuǎn)儲：周期性轉(zhuǎn)儲或者定期備份，即把文件存儲器中的全部文件定期復制到后援存儲器中，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障、文件遭到破壞時，便可把最后一次轉(zhuǎn)儲內(nèi)容從后援存儲器復制回系統(tǒng)以恢復正常運行。增量轉(zhuǎn)儲：每隔一段時間便把上次轉(zhuǎn)儲以來修改過的文件和新建立的文件轉(zhuǎn)儲到后援存儲器中

。同步備份鏡像盤支持：完全相同的鏡像盤雙機動態(tài)文件備份：兩臺機器同時備份

6.5.2文件保護

2.文件訪問保護：提高系統(tǒng)安全性口令保護加密保護設置文件使用權限

對每一類用戶分別規(guī)定使用文件的權限

訪問控制矩陣，訪問控制表，訪問權限表文件口令保存在哪個數(shù)據(jù)結構里？6.5.2文件保護2.文件訪問保護：設置文件使用權限

（1）訪問控制矩陣：

描述系統(tǒng)存取控制權限的矩陣

行：用戶（組）

列：系統(tǒng)中的各種軟硬件資源（包括文件）對象

矩陣中的值表示用戶對資源的使用權限。F1F2F3F4F5F6打印機繪圖儀D1RR,WWD2RRR,W,ER,WWD3R,WR,W,EW對象用戶6.5.2文件保護

2.文件訪問保護：設置文件使用權限（2）訪問控制表（存取控制表）：為文件設置存取控制屬性

對訪問矩陣按列（對象）進行劃分，每一列建立一張訪問控制表RRR,WF1的訪問控制表F4的訪問控制表R,W,ED1D2D3D2F1F2F3F4F5F6打印機繪圖儀D1RR,WWD2RRR,W,ER,WWD3R,WR,W,EW6.5.2文件保護某文件系統(tǒng)中，針對每個文件，用戶類別分為4類：安全管理員，文件主，文件主伙伴，其他用戶；訪問權限分為5種：安全控制，執(zhí)行，修改，讀取，寫入。若文件控制塊中用二進制位串表示文件權限，為表示不同類別用戶對一個文件的訪問權限，則描述文件權限的位數(shù)至少應為（）。591220ABCD提交單選題10分

2.文件訪問保護：設置文件使用權限

（1）用戶權限表：為用戶設置權限對訪問矩陣按行進行劃分，每一行建立一張訪問權限表。對象F1F2繪圖儀D1RR,WW對象F1F3F4F5打印機D2RRR,W,ER,WWF1F2F3F4F5F6打印機繪圖儀D1RR,WWD2RRR,W,ER,WWD3R,WR,W,EW6.5.2文件保護小組討論后回答：操作系統(tǒng)通常會提供多種文件保護機制，包括設置用戶權限表、訪問控制表、文件的RWX位。請針對下面三種文件使用要求，分別為它們選擇合適的文件保護機制：（1）甲用戶希望除他的同事以外，任何人不能訪問他的文件；（2）乙用戶和丙用戶希望共享某些秘密文件；（3）丁用戶希望公開他的一些文件。6.5.2文件保護6.5文件共享和保護兩種文件共享方式的實現(xiàn)原理、性能優(yōu)缺點及區(qū)別：

基于共享索引節(jié)點法、符號鏈接法2.文件幾種備份方式的實現(xiàn)方法及性能優(yōu)缺點3.口令及加密兩種文件保護方式的實現(xiàn)原理及性能優(yōu)缺點4.文件訪問控制的實現(xiàn)方法：

訪問控制矩陣、訪問控制表、用戶權限表本節(jié)知識小結教學內(nèi)容：磁盤管理概述

磁盤調(diào)度算法6.6磁盤調(diào)度思考問題：

從磁盤上讀一塊數(shù)據(jù)，大約需要多長時間？所需時間主要包括哪幾部分？

當同一時刻有多個磁盤訪問請求時，如何安排訪問順序,以得到相對較短的平均訪問時間？有哪些方法可以縮短磁盤讀寫時間？6.6.1磁盤管理概述：盤面、磁道、扇區(qū)的概念盤面號（磁頭號）、柱面號（磁道號）、扇區(qū)號扇區(qū)兩種編址方式：CHS方式、LBA方式LBA與CHS之間的互相轉(zhuǎn)換磁盤訪問時間：尋道時間、旋轉(zhuǎn)延遲時間、數(shù)據(jù)傳輸時間的含義、各與哪些因素有關？6.6磁盤調(diào)度

6.6.1磁盤管理概述1.數(shù)據(jù)組織和格式盤面號（磁頭號）：0～

M-1；柱面號（磁道號）：0～

L-1；扇區(qū)號：1～

N；

6.6磁盤調(diào)度扇區(qū)標識符字段數(shù)據(jù)字段校驗字段

6.6.1磁盤管理概述1.數(shù)據(jù)組織和格式

（1）扇區(qū)編址方式CHS（Cylinder/Head/Sector，柱面/磁頭/扇區(qū)）方式：

使用柱面號、磁頭號和扇區(qū)號表示每個扇區(qū)，DOS中稱

為“絕對扇區(qū)”表示法。

LBA（LogicalBlockAddressing，相對扇區(qū)號）方式：

相對扇區(qū)號標識扇區(qū)，以磁盤第一個扇區(qū)（0柱面、0磁頭、

1扇區(qū)）作為LBA的0扇區(qū)。6.6磁盤調(diào)度

1.數(shù)據(jù)組織和格式（2）LBA與CHS的轉(zhuǎn)換若L、M、N分別表示一個磁盤的柱面數(shù)（磁道數(shù)）、盤面數(shù)（磁頭數(shù)）、扇區(qū)數(shù)，則第i柱面、j磁頭、k扇區(qū)所對應的LBA扇區(qū)號為：若知道LBA扇區(qū)號，則對應的柱面號、磁頭號、扇區(qū)號分別是：6.6磁盤調(diào)度LBA=(i*M*N)+(j*N)+k-1

柱面號：i=int(LBA

/(M*N))

磁頭號：j=[LBAmod(M*N)]/N

扇區(qū)號：k=[LBAmod(M*N)]modN+1（3）存儲容量

=磁頭數(shù)×磁道（柱面）數(shù)×每道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)6.6.1磁盤管理概述

（4）LBA與CHS的轉(zhuǎn)換舉例6.6磁盤調(diào)度

假設一個磁盤共有100個柱面，每個柱面有8個磁道，每條磁道被分成4個扇區(qū)。若磁盤塊大小與扇區(qū)大小相等，柱面、磁道、扇區(qū)的編號均從“0”開始，現(xiàn)用字長為16位的200個字（第0字到第199字）組成位示圖來管理磁盤空間。請問：（1）文件系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)位示圖中第15字第7位為0而準備分配給某文件時，該文件會存放到磁盤的哪一塊上？此塊的物理位置（柱面號、磁頭號、扇區(qū)號）如何？（2）刪除某文件時，回收第56柱面第6盤面第3扇區(qū)的塊，此時，位示圖中第幾字第幾位應該由“1”改為“0”？答案：（1）柱面號7，磁頭號5，扇區(qū)號3

（2）字號113，位號11

（4）LBA與CHS的轉(zhuǎn)換討論題解答：6.6磁盤調(diào)度

（1）塊號=15*字長+7=15*16+7=247柱面號=INT(塊號/每個柱面的扇區(qū)數(shù)=INT(247/(4*8))=7磁頭號=INT((塊號MOD每個柱面的扇區(qū)數(shù))/每條磁道扇區(qū)數(shù)）=INT((247MOD32)/4)=5扇區(qū)號=(塊號MOD每個柱面扇區(qū)數(shù))MOD每條磁道扇區(qū)數(shù)=（247MOD32）MOD4=3（2）塊號=柱面號*每個柱面的扇區(qū)數(shù)+盤面號*每條磁道扇區(qū)數(shù)+扇區(qū)號=56*32+6*4+3=1819

字號=INT(塊號/字長）=INT(1819/16)=113

位號=塊號MOD字長=1819MOD16=11

6.6.1磁盤管理概述2.磁盤訪問時間：移動頭磁盤（1）尋道時間

磁頭從當前位置移動到指定磁道所需要的時間Ts=m*n+ss：啟動磁臂的時間，2ms～3msm：磁頭每移動一條磁道所需要的時間一般磁盤：0.2～0.3；高速磁盤：m≤0.1n：移動的磁道數(shù)。6.6磁盤調(diào)度

6.6.1磁盤管理概述2.磁盤訪問時間：移動頭磁盤（2）旋轉(zhuǎn)延遲時間Tr

欲訪問扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下面所需要的時間，粗略的認為是磁盤旋轉(zhuǎn)半周的時間：

Tr

=1/2r

這里r表示旋轉(zhuǎn)速度（3）傳輸時間Tt：

把數(shù)據(jù)從磁盤讀出或向磁盤寫入所需要的時間6.6磁盤調(diào)度rNbTt=可將磁盤訪問時間Ta表示為：

rNbrTTsa++=21

6.6.2