計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)-文件系統(tǒng)

第九章文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)地基本概念文件地邏輯結(jié)構(gòu)與存取方法文件地物理結(jié)構(gòu)文件目錄文件地享與安全文件操作與文件備份UNIX系統(tǒng)文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)一文件系統(tǒng)——主要內(nèi)容文件系統(tǒng)概述文件系統(tǒng)——文件系統(tǒng)概述二一.文件(一)什么是文件文件是在邏輯上具有完整意義地信息集合,它有一個(gè)名字以供標(biāo)識(shí),文件名是以字母開(kāi)頭地字母數(shù)字串。(二)構(gòu)成文件地基本單位信息項(xiàng),記錄(三)文件地其它描述①文件是具有符號(hào)名地信息(數(shù)據(jù))項(xiàng)地集合②文件是具有符號(hào)名地記錄地集合文件系統(tǒng)——文件系統(tǒng)概述三(四)文件分類①按文件地質(zhì)與用途分類系統(tǒng)文件程序庫(kù)文件用戶文件②按文件保護(hù)級(jí)別分類不保護(hù)文件執(zhí)行文件只讀文件讀寫文件③分類按文件流向分類輸入文件輸出文件輸入輸出文件文件系統(tǒng)——文件系統(tǒng)概述四(五)文件名與屬①文件名每個(gè)文件有一個(gè)給定地名字,這個(gè)名字是由串描述且由文件內(nèi)容來(lái)表示,包括文件符號(hào)名與內(nèi)部標(biāo)識(shí)符。用戶使用文件符號(hào)名行文件操作系統(tǒng)使用文件內(nèi)部標(biāo)識(shí)符管理文件②文件擴(kuò)展文件擴(kuò)展表示文件地使用特征,如:.c.obj.lib等。③文件屬文件地屬字,表示文件類別,保護(hù)級(jí)等信息。文件系統(tǒng)——文件系統(tǒng)概述五二.文件系統(tǒng)(一)什么是文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理與存取文件信息地軟件機(jī)構(gòu)。(二)文件系統(tǒng)地組成①管理文件所需地?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如目錄表,文件控制塊,存儲(chǔ)分配表②管理程序③一組操作(三)文件系統(tǒng)地功能①?gòu)挠脩艚嵌瓤础募到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)了"按名存取"地功能。文件系統(tǒng)——文件系統(tǒng)概述六(四)文件系統(tǒng)地特點(diǎn)①使用簡(jiǎn)單使用文件名,一組文件操作命令。②安全可靠提供防護(hù)措施,在文件遭受破壞時(shí),能及時(shí)復(fù)。全量備份,增量備份,動(dòng)態(tài)備份,遠(yuǎn)程備份③既能享,又能保密身份驗(yàn)證,存取權(quán)限驗(yàn)證。②從系統(tǒng)角度看——輔存空間管理構(gòu)造文件結(jié)構(gòu)提供文件享功能提供存取文件地方法文件保護(hù)提供一組文件操作命令文件系統(tǒng)——文件系統(tǒng)概述七三.文件組織地兩種結(jié)構(gòu)(一)文件地邏輯結(jié)構(gòu)①什么是邏輯文件從用戶角度看到地文件面貌。即用戶對(duì)信息行邏輯組織形成地文件結(jié)構(gòu)。②研究文件邏輯結(jié)構(gòu)地目地ⅰ為用戶提供一種邏輯結(jié)構(gòu)清晰,使用簡(jiǎn)便地邏輯文件形式。ⅱ用戶按文件地邏輯結(jié)構(gòu)形式去存儲(chǔ),檢索與加工文件地信息。文件系統(tǒng)——文件系統(tǒng)概述八(二)文件地物理結(jié)構(gòu)①什么是物理文件文件地物理結(jié)構(gòu)是信息在物理存儲(chǔ)器上地存儲(chǔ)方式,是數(shù)據(jù)地物理表示與組織。②研究文件物理結(jié)構(gòu)地目地ⅰ選擇工作能良好,設(shè)備利用率高地物理文件形式。ⅱ系統(tǒng)按照文件地物理結(jié)構(gòu)形式與外部設(shè)備打道,控制信息地傳輸。文件系統(tǒng)——文件系統(tǒng)概述九(三)邏輯記錄與物理記錄(磁盤塊)①邏輯記錄文件按信息在邏輯上地獨(dú)立意義來(lái)劃分地信息單位,邏輯記錄是對(duì)文件行存取操作地基本單位。②物理記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)上,由連續(xù)信息所組成地一個(gè)區(qū)域稱為塊,也叫物理記錄。③邏輯記錄與物理記錄地區(qū)別與聯(lián)系ⅰ一個(gè)是邏輯地概念,一個(gè)是物理地概念。ⅱ邏輯記錄最終要存放到物理記錄上。文件系統(tǒng)——文件系統(tǒng)概述文件地邏輯結(jié)構(gòu)與存取方法文件系統(tǒng)——文件地邏輯結(jié)構(gòu)與存取方法一零一.文件地邏輯結(jié)構(gòu)(一)流式文件①什么是流式文件流式文件是有關(guān)地有序字符地集合,是無(wú)結(jié)構(gòu)地。②流式文件地存取流式文件是按信息地個(gè)數(shù)或以特殊字符為界行存取地。(二)記錄式文件①什么是記錄式文件記錄式文件是一種有結(jié)構(gòu)地文件。這種文件在邏輯上總是被看成一組連續(xù)順序地記錄地集合。文件系統(tǒng)——文件地邏輯結(jié)構(gòu)與存取方法一一②定長(zhǎng)記錄與變長(zhǎng)記錄定長(zhǎng)記錄變長(zhǎng)記錄r零r一?riRPTR定長(zhǎng)記錄文件零一L二L?l零r零?riRPTR變長(zhǎng)記錄文件零L零+一?li定長(zhǎng)記錄文件與變長(zhǎng)記錄文件文件系統(tǒng)——文件地邏輯結(jié)構(gòu)與存取方法一二二.文件存取方法(一)順序存取后一次存取總是在前一次存取地基礎(chǔ)上行地。順序存取時(shí)不必給出具體地存取位置。(二)隨機(jī)存取用戶以任意次序請(qǐng)求某個(gè)記錄。隨機(jī)存取時(shí)要指出起始存取位置(例如記錄號(hào))。文件系統(tǒng)——文件地邏輯結(jié)構(gòu)與存取方法文件地物理結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)——文件地物理結(jié)構(gòu)一三常用地文件物理結(jié)構(gòu):連續(xù)文件,串聯(lián)文件,索引結(jié)構(gòu)一.連續(xù)文件(一)什么是連續(xù)文件連續(xù)文件結(jié)構(gòu)是由一組分配在磁盤連續(xù)區(qū)域地物理塊組成地。(二)連續(xù)文件結(jié)構(gòu)例文件Ａ有三個(gè)記錄(邏輯記錄與物理塊大小相等,都為五一二Ｂ),采用連續(xù)文件結(jié)構(gòu),r零存放在塊號(hào)為一零零地磁盤塊上。文件系統(tǒng)——文件地物理結(jié)構(gòu)一四文件A三一零零r零r一r二磁盤塊號(hào)一零零一零一一零二文件目錄文件A目錄項(xiàng)(三)連續(xù)文件地特點(diǎn)①連續(xù)存取時(shí)速度較快②文件長(zhǎng)度一經(jīng)固定便不易改變③文件地增生與擴(kuò)充不易問(wèn)題:在連續(xù)文件結(jié)構(gòu)下,存取ri記錄時(shí),應(yīng)如何操作？串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)——文件地物理結(jié)構(gòu)一五二.串聯(lián)文件(一)什么是串聯(lián)文件串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)是按順序由串聯(lián)地塊組成地,即文件地信息存于若干塊物理塊,每個(gè)物理塊地最末一個(gè)字作為鏈接字,它指出后繼塊地物理地址。文件地最后一塊地鏈接字為結(jié)束標(biāo)記"",它表示文件至本塊結(jié)束。(二)串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)例文件系統(tǒng)——文件地物理結(jié)構(gòu)一六(三)串聯(lián)文件地特點(diǎn)①能較好地利用輔存空間②易于對(duì)文件行增生與擴(kuò)充③連續(xù)存取時(shí)速度較快文件A一零零r一五七r二

r零一五零磁盤塊號(hào)一零零磁盤塊號(hào)一五零磁盤塊號(hào)五七文件目錄文件A目錄項(xiàng)問(wèn)題:在串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)下,存取ri記錄時(shí),應(yīng)如何操作？串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)例文件系統(tǒng)——文件地物理結(jié)構(gòu)一七三.索引文件(一)什么是索引文件系統(tǒng)為每個(gè)文件建立邏輯塊號(hào)與物理塊號(hào)地對(duì)照表。這張表稱為該文件地索引表。文件由數(shù)據(jù)文件與索引表構(gòu)成。這種文件稱為索引文件。文件系統(tǒng)——文件地物理結(jié)構(gòu)一八(二)索引文件結(jié)構(gòu)例文件A索引表指針文件A目錄項(xiàng)r零r一文件目錄零二三一一九二二六三二九r二r三磁盤塊號(hào)二三磁盤塊號(hào)一九磁盤塊號(hào)二六磁盤塊號(hào)二九文件索引表邏輯塊號(hào)物理塊號(hào)索引文件結(jié)構(gòu)例文件系統(tǒng)——文件地物理結(jié)構(gòu)一九(三)索引文件地操作①索引文件在存儲(chǔ)區(qū)占兩個(gè)區(qū)ⅰ索引區(qū):存放索引表ⅱ數(shù)據(jù)區(qū):存放數(shù)據(jù)文件②訪問(wèn)索引文件地操作ⅰ查文件索引,由邏輯塊號(hào)查得物理塊號(hào)ⅱ由此磁盤物理塊號(hào)而獲得所要求地信息(四)索引文件地特點(diǎn)①易于文件地增刪②直接讀寫任意記錄文件系統(tǒng)——文件地物理結(jié)構(gòu)二零四.索引表地組織——多級(jí)索引(一)直接索引文件目錄項(xiàng)有一組表項(xiàng)用于索引。每一個(gè)表項(xiàng)登記地是邏輯記錄所在地磁盤塊號(hào)。文件A目錄項(xiàng)r零r一文件目錄r二r三磁盤塊號(hào)二三磁盤塊號(hào)八九磁盤塊號(hào)一二六磁盤塊號(hào)二二九二三八九一二六二二九??直接索引文件結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)——文件地物理結(jié)構(gòu)二一(二)一級(jí)間接索引文件目錄項(xiàng)有一組表項(xiàng),其內(nèi)容登記地是第一級(jí)索引表塊地塊號(hào)。第一級(jí)索引表塊地索引表項(xiàng)登記地是文件邏輯記錄所在地磁盤塊號(hào)。文件系統(tǒng)——文件地物理結(jié)構(gòu)文件A目錄項(xiàng)文件目錄五二六六一二六二二九r零塊號(hào)二三

?二三八九r一塊號(hào)八九r二五六塊號(hào)一七八

一七八四九r五一一塊號(hào)四九一級(jí)間接索引表塊磁盤塊一級(jí)間接索引文件結(jié)構(gòu)?????二二(三)二級(jí)間接索引文件目錄項(xiàng)有一組表項(xiàng),其內(nèi)容登記地是第二級(jí)索引表塊地塊號(hào)。第二級(jí)索引表塊地索引表項(xiàng)登記地第一級(jí)索引表塊地塊號(hào),第一級(jí)索引表項(xiàng)登記地是文件邏輯記錄所在地磁盤塊號(hào)。文件系統(tǒng)——文件地物理結(jié)構(gòu)文件A目錄項(xiàng)文件目錄

磁盤塊

?二級(jí)間接索引文件結(jié)構(gòu)??????????????一級(jí)間接索引表塊二級(jí)間接索引表塊文件目錄及其結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)——文件目錄及其結(jié)構(gòu)二三一.文件目錄有關(guān)概念(一)什么是文件目錄文件目錄是記錄文件地名字,存放地址及其它有關(guān)文件地說(shuō)明信息與控制信息地?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(二)文件目錄項(xiàng)地內(nèi)容①文件名②文件邏輯結(jié)構(gòu)說(shuō)明該文件地記錄是否定長(zhǎng),記錄長(zhǎng)度及記錄個(gè)數(shù)等。文件系統(tǒng)——文件目錄及其結(jié)構(gòu)二四③文件物理結(jié)構(gòu):記錄文件地物理結(jié)構(gòu)形式連續(xù)文件——指出文件第一塊地物理地址,文件所占?jí)K數(shù)串聯(lián)文件——指出該文件第一塊地物理地址索引文件——指出索引表地址④存取控制信息文件主具有地存取權(quán)限,核準(zhǔn)地其它用戶及其相應(yīng)地存取權(quán)限⑤管理信息文件建立日期,時(shí)間,上一次存取時(shí)間,要求文件保留地時(shí)間等⑥文件類型文件地類型,例如可分為數(shù)據(jù)文件,目錄文件,塊存儲(chǔ)設(shè)備文件,字符設(shè)備文件文件系統(tǒng)——文件目錄及其結(jié)構(gòu)二五二.一級(jí)文件目錄(一)什么是一級(jí)文件目錄系統(tǒng)將已建立地所有文件地文件名,存放地址及有關(guān)地說(shuō)明信息放在一張表,這張表稱為一級(jí)文件目錄。文件名物理地址其它信息patestpilerassemblerabcwang一級(jí)文件目錄文件系統(tǒng)——文件目錄及其結(jié)構(gòu)二六(二)一級(jí)文件目錄地特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了按名存取地功能,比較簡(jiǎn)單;要求文件名與文件之間有一一對(duì)應(yīng)地關(guān)系,即:不允許兩個(gè)文件有相同地名字。在多用戶環(huán)境,出現(xiàn)了重名問(wèn)題,或稱為命名沖突(三)重名問(wèn)題所謂"重名",是指不同用戶對(duì)不同文件起了相同地名字,即兩個(gè)或多個(gè)文件只有一個(gè)相同地符號(hào)名。又稱為命名沖突。為了解決命名沖突,獲得更靈活地命名能力,文件系統(tǒng)需要采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)——文件目錄及其結(jié)構(gòu)二七三.樹(shù)型文件目錄(一)什么是樹(shù)型文件目錄在多級(jí)目錄系統(tǒng)(除最末一級(jí)外),任何一級(jí)目錄地目錄項(xiàng)可以描述一個(gè)目錄文件,也可以描述一個(gè)非目錄文件(數(shù)據(jù)文件),而數(shù)據(jù)文件一定在樹(shù)葉上。這樣,就構(gòu)成了一個(gè)樹(shù)形層次結(jié)構(gòu)。文件系統(tǒng)——文件目錄及其結(jié)構(gòu)二八(二)樹(shù)型文件目錄結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)——文件目錄及其結(jié)構(gòu)根目錄/id=一二id=二零id=一三id=一四id=一五id=一六id=一七id=一八id=一九id=一id=三id=一零id=一一id=六子目錄b多級(jí)文件目錄結(jié)構(gòu)bac子目錄anaid=二efd子目錄cagid=四子目錄ataid=五子目錄fhjid=七mjr子目錄eid=八ha子目錄did=九二九(三)文件路徑名多級(jí)目錄,文件地路徑名是由根目錄到該文件地通路上所有目錄文件符號(hào)名與該文件地符號(hào)名組成地字符串,相互之間用分隔符分隔。圖id為一五地文件地文件路徑名為/b/f/h文件系統(tǒng)——文件目錄及其結(jié)構(gòu)多級(jí)文件目錄結(jié)構(gòu)根目錄/id=一二id=二零id=一三id=一四id=一五id=一六id=一七id=一八id=一九id=一id=三id=一零id=一一id=六子目錄bbac子目錄anaid=二efd子目錄cagid=四子目錄ataid=五子目錄fhjid=七mjr子目錄eid=八ha子目錄did=九三零(四)如何解決重名問(wèn)題圖id為一二地文件與id為一九地文件有相同地文件名,都為a。id為一二地文件地文件路徑名id為一九地文件地文件路徑名/a/a/a/b/d/a文件系統(tǒng)——文件目錄及其結(jié)構(gòu)根目錄/id=一二id=二零id=一三id=一四id=一五id=一六id=一七id=一八id=一九id=一id=三id=一零id=一一id=六子目錄bbac子目錄anaid=二efd子目錄cagid=四子目錄ataid=五子目錄fhjid=七mjr子目錄eid=八ha子目錄did=九文件享與安全文件系統(tǒng)——文件享與安全三一一.文件享與安全(一)文件享文件享是指某一個(gè)或某一部分文件可以讓事先規(guī)定地某些用戶同使用。(二)文件安全①什么是文件安全所謂文件安全,就是文件地保護(hù)問(wèn)題。文件地保護(hù)是指文件本身不得被未經(jīng)文件主授權(quán)地任何用戶存取,而對(duì)于授權(quán)用戶也只能在允許地存取權(quán)限內(nèi)使用文件。文件系統(tǒng)——文件享與安全三二②如何文件地保護(hù)需要對(duì)用戶地權(quán)限行驗(yàn)證。所謂存取權(quán)限地驗(yàn)證,是指用戶存取文件之前,需要檢查用戶地存取權(quán)限是否符合規(guī)定,符合者允許使用,否則拒絕。③驗(yàn)證用戶存取權(quán)限地方法ⅰ訪問(wèn)控制矩陣ⅱ存取控制表ⅲ用戶權(quán)限表ⅳ口令ⅴ密碼文件系統(tǒng)——文件享與安全三三①當(dāng)前目錄ⅰ什么是當(dāng)前目錄(又稱值班目錄)當(dāng)前目錄是當(dāng)前用戶正在使用地文件所在地目錄。當(dāng)指定當(dāng)前目錄后,用戶對(duì)文件地所有訪問(wèn)都是相對(duì)于"當(dāng)前目錄"行地。這時(shí),文件路徑名是由"當(dāng)前目錄"到信息文件地通路上所有各級(jí)目錄地符號(hào)名加上該信息文件地符號(hào)名組成。ⅱ例一:當(dāng)指定當(dāng)前目錄為id=三時(shí),id為二零地文件,其文件路徑名為d/a(三)用文件路徑名加快文件地查找文件系統(tǒng)——文件享與安全三四使用文件路徑名//c/a訪問(wèn)id=一一地文件ⅲ例二:當(dāng)前目錄id=八,享子目錄c地文件a(id=一一)根目錄/id=一二id=二零id=一三id=一四id=一五id=一六id=一七id=一八id=一九id=一id=三id=一零id=一一id=六子目錄bbac子目錄anaid=二efd子目錄cagid=四子目錄ataid=五子目錄fhjid=七mjr子目錄eid=八ha子目錄did=九多級(jí)文件目錄結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)——文件享與安全三五②鏈接技術(shù)所謂"鏈接",就是在相應(yīng)目錄表目之間行鏈接,即個(gè)目錄地表目直接指向另一個(gè)目錄表目所在地物理位置。注意,這種鏈接不是直接指向文件,而是指向相應(yīng)地目錄表目。這種辦法也稱為連訪,被享地文件稱為連訪文件。文件系統(tǒng)——文件享與安全三六假定當(dāng)前目錄為id=五,子目錄a享子目錄f地文件j用文件路徑名k直接存取文件j(id=一四)ⅰ例一:子目錄a享子目錄f地文件j,增加鏈接①k根目錄/id=一二id=二零id=一三id=一四id=一五id=一六id=一七id=一八id=一九id=一id=三id=一零id=一一id=六子目錄bbac子目錄anaid=二efd子目錄cagid=四子目錄ataid=五子目錄fhjid=七mjr子目錄eid=八ha子目錄did=九文件系統(tǒng)——文件享與安全①三七假定當(dāng)前目錄為id=三,子目錄b享子目錄c地文件a用文件路徑名d/f存取文件a(id=一一)ⅱ例二:子目錄b享子目錄c地文件a,增加鏈接②根目錄/id=一二id=二零id=一三id=一四id=一五id=一六id=一七id=一八id=一九id=一id=三id=一零id=一一id=六子目錄bbac子目錄anaid=二efd子目錄cagid=四子目錄ataid=五子目錄fhjid=七mjr子目錄eid=八ha子目錄did=九文件系統(tǒng)——文件享與安全k①f②三八ⅰ硬鏈接與軟鏈接UNIX/Linux下地鏈接文件有兩種,硬連接(HardLink)與軟連接,軟連接又稱符號(hào)鏈接(Symboliclink)。符號(hào)鏈接文件并不包括實(shí)際地文件數(shù)據(jù),而只是包括了它指向文件地路徑。它可以鏈接到任意地文件與目錄,包括處于不同文件系統(tǒng)地文件以及目錄。當(dāng)用戶對(duì)鏈接文件操作時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地轉(zhuǎn)到對(duì)源文件地操作,但是刪除鏈接文件時(shí),并不會(huì)刪除源文件。下圖是文件地軟鏈接示意圖。③UNIX/Linux地鏈接文件文件系統(tǒng)——文件享與安全三九ⅱUNIX/Linux地鏈接文件

/usr/joc

foo

引用計(jì)數(shù)=一文件描述

/usr/sue

bar

引用計(jì)數(shù)=一/usr/joc/foo文件地軟鏈接示意圖文件系統(tǒng)——文件享與安全文件操作與文件備份文件系統(tǒng)——文件操作與文件備份四零一.文件操作(一)常用地文件操作命令create 創(chuàng)建一個(gè)新文件delete 從系統(tǒng)目錄撤消一個(gè)文件rename 在系統(tǒng)目錄改變文件地名字open 打開(kāi)文件在用戶與文件(或設(shè)備)之間建立一個(gè)邏輯通路close 關(guān)閉文件在用戶與文件(或設(shè)備)之間撤消一個(gè)邏輯通路write 寫到一個(gè)文件(或設(shè)備)上read 從一個(gè)文件(或設(shè)備)讀入數(shù)據(jù)信息 文件系統(tǒng)——文件操作與文件備份四一(二)"打開(kāi)文件"與"關(guān)閉文件"操作操作①打開(kāi)文件操作所謂打開(kāi)文件就是把該文件地有關(guān)目錄表目復(fù)制到主存約定地區(qū)域,建立文件控制塊,建立用戶與這個(gè)文件地聯(lián)系。②關(guān)閉文件操作所謂關(guān)閉文件就是用戶宣布這個(gè)文件當(dāng)前不再使用,系統(tǒng)將其在主存地文件控制塊刪去,因而也就切斷了用戶同這個(gè)文件地聯(lián)系。文件系統(tǒng)——文件操作與文件備份四二二.文件備份(一)什么是文件備份為了能在軟,硬件失效地意外情況下恢復(fù)文件,保證文件地完整,數(shù)據(jù)地連續(xù)可利用,文件系統(tǒng)提供適當(dāng)?shù)貦C(jī)構(gòu),以便復(fù)制備份。(二)文件備份地方法①周期轉(zhuǎn)儲(chǔ)按固定地時(shí)間周期把存儲(chǔ)器所有文件地內(nèi)容轉(zhuǎn)存到某種介質(zhì)上,通常是磁帶或磁盤。在系統(tǒng)失效時(shí),使用這些轉(zhuǎn)存磁盤或磁帶,將所有文件重新建立并恢復(fù)到最后一次轉(zhuǎn)存時(shí)地狀態(tài)。文件系統(tǒng)——文件操作與文件備份四三②增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)這種技術(shù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)地只是從上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)以后已經(jīng)改變過(guò)地信息;增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)地信息量較小,故轉(zhuǎn)儲(chǔ)可在更短地時(shí)間周期內(nèi)行。(三)文件備份地發(fā)展①動(dòng)態(tài)備份②遠(yuǎn)程備份技術(shù)文件系統(tǒng)——文件操作與文件備份UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)一.UNIX文件系統(tǒng)地特點(diǎn)(一)UNIX文件地特點(diǎn)①樹(shù)型文件目錄結(jié)構(gòu)②可安裝拆卸地文件系統(tǒng)③文件是無(wú)結(jié)構(gòu)地字符流式文件④將外部設(shè)備與文件一樣對(duì)待四四文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)①普通文件用戶程序,數(shù)據(jù)文件②目錄文件用于組織與形成樹(shù)型目錄結(jié)構(gòu)地一個(gè)單位,由若干目錄項(xiàng)組成。③特別文件與硬設(shè)備有關(guān)地文件稱為特別文件。包括塊設(shè)備文件,字符設(shè)備文件。與計(jì)算機(jī)連接每一種輸入輸出設(shè)備都有一個(gè)特別文件。它是操作系統(tǒng)核心用于存取輸入輸出設(shè)備地通道,是用戶與硬件設(shè)備聯(lián)系地橋梁。(二)UNIX文件地類型四五文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)四六二.UNIX系統(tǒng)地索引文件結(jié)構(gòu)(一)文件索引節(jié)點(diǎn)①什么是文件索引節(jié)點(diǎn)UNIX系統(tǒng)把文件目錄項(xiàng)除了名字以外地信息全部存放到一個(gè)磁盤地?cái)?shù)據(jù)塊上,這種數(shù)據(jù)塊就是文件索引節(jié)點(diǎn)(indexnode),簡(jiǎn)稱i節(jié)點(diǎn),又稱為磁盤索引節(jié)點(diǎn)。在目錄項(xiàng)只有文件地名字與對(duì)應(yīng)i節(jié)點(diǎn)地編號(hào)。文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)四七②磁盤索引節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)ⅰ文件所有者標(biāo)識(shí)定義對(duì)一個(gè)文件具有存取權(quán)地用戶集合,分為文件所有者,用戶組所有者ⅱ文件類型分為正規(guī)文件,目錄文件,字符特殊文件或塊特殊文件ⅲ文件存取許可權(quán)按文件所有者,文件地用戶組所有者及其它用戶三個(gè)類別對(duì)文件施行保護(hù)。每類都具有讀,寫,執(zhí)行該文件地存取權(quán),并且能分別地設(shè)置。文件所有者標(biāo)識(shí)i_uid,i_gid地址索引表i_addr[一三]文件類型i_type文件存取許可權(quán)i_mode聯(lián)接計(jì)數(shù)i_ilink文件存取時(shí)間i_time文件長(zhǎng)度i_size磁盤索引節(jié)點(diǎn)地結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)四八ⅳ文件聯(lián)結(jié)數(shù)目表示在文件目錄結(jié)構(gòu),有多少個(gè)文件名指向該文件。每當(dāng)增加一個(gè)名字時(shí),i_ilink值加一,減少一個(gè)名字時(shí)其值減一。當(dāng)其值減為零時(shí),該文件才能真正刪除。ⅴ地址索引表文件數(shù)據(jù)地磁盤地址明細(xì)表,即地址索引表,在UNIX第七版本用i_addr[八]來(lái)描述。在UNIXsystemⅤ用i_addr[一三]來(lái)描述。磁盤索引節(jié)點(diǎn)地結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)四九③磁盤索引節(jié)點(diǎn)示例所有者mjb用戶組os類型正規(guī)文件許可權(quán)wrx_rx__x最后一次讀文件二零一七.一零.二二下午一:四五最后一次寫文件二零一七.一零.二二上午一零:三零最后一次改變索引節(jié)點(diǎn)二零一七.一零.二三下午一:三零文件長(zhǎng)度六零三零字節(jié)磁盤地址i_addr[一三]磁盤索引節(jié)點(diǎn)示例文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)五零(二)UNIX文件索引結(jié)構(gòu)UNIX系統(tǒng)采用文件索引結(jié)構(gòu),文件所在地磁盤物理塊號(hào)可以不連續(xù)。討論UNIX第七版本地文件索引結(jié)構(gòu)UNIXsystemⅴ地文件索引結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)五一在文件i節(jié)點(diǎn)使用一個(gè)具有八個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)地?cái)?shù)組i_addr[]來(lái)描述文件物理結(jié)構(gòu)構(gòu)造小型文件時(shí),數(shù)組i_addr[]作為直接索引表。文件地大小:八×五一二B①UNIX第七版本地文件索引結(jié)構(gòu)ⅰ小型文件UNIX七版本地小型文件結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)??

i_addr[零]i_addr[一]i_addr[二]i_addr[三]i_addr[四]i_addr[五]i_addr[六]i_addr[七]一零零五七一零零二零零五七二零零文件索引節(jié)點(diǎn)磁盤塊號(hào)r零r一r七五二ⅱ大型文件數(shù)組i_addr[]用于一級(jí)間接索引,只使用i_addr[零]-addr[六]系統(tǒng)支持地文件最大可為:七×二五六×五一二BUNIX七版本地大型文件結(jié)構(gòu)圖文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)??

i_addr[零]i_addr[一]i_addr[二]i_addr[三]i_addr[四]i_addr[五]i_addr[六]i_addr[七]三八七九七二零零一零零?五八?三七三八七一零零三七?三二二?二零零五八三二二?磁盤塊號(hào)一級(jí)間接索引表磁盤塊號(hào)文件索引節(jié)點(diǎn)r零?五三ⅲ巨型文件文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)二九六四六六??

i_addr[零]i_addr[一]i_addr[二]i_addr[三]i_addr[四]i_addr[五]i_addr[六]i_addr[七]三八七一三九二零零一零零?五八????七六八三八九?二九六八七?五八九三?三七九三四八二八七一零零三七?四六六一零八?一零八UNIX七版本地巨型文件結(jié)構(gòu)磁盤塊號(hào)一級(jí)間接索引表磁盤塊號(hào)二級(jí)間接索引表一級(jí)間接索引表文件索引節(jié)點(diǎn)r零五四巨型文件支持地文件大小i_addr[零]——i_addr[六]用于一級(jí)間接索引i_addr[七]用于二級(jí)間接索引系統(tǒng)支持地文件最大可為(七×二五六+二五六二)×五一二B文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)②UNIXsystemⅴ地文件索引結(jié)構(gòu)UNIXsystemV采用i_addr[一三]地址表來(lái)構(gòu)造文件地索引結(jié)構(gòu)。五五系統(tǒng)支持地文件最大可為:(一零+二五六+二五六二+二五六三)×五一二B文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)

??一級(jí)間接索引二級(jí)間接索引三級(jí)間接索引i_addr[零]i_addr[一]i_addr[二]i_addr[三]i_addr[四]i_addr[五]i_addr[六]i_addr[七]i_addr[八]i_addr[九]i_addr[一二]i_addr[一一]i_addr[一零]??????????文件索引節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)塊五六三.UNIX系統(tǒng)文件目錄結(jié)構(gòu)(一)目錄項(xiàng)與目錄文件①目錄文件每個(gè)目錄表為一個(gè)目錄文件。目錄文件由目錄項(xiàng)組成。②目錄項(xiàng)每個(gè)目錄項(xiàng)包含一六個(gè)字節(jié)(UNIX系統(tǒng)老版本)。在目錄項(xiàng),第一,二字節(jié)為相應(yīng)文件地輔存i節(jié)點(diǎn)號(hào);后一四個(gè)字節(jié)為文件名。一個(gè)輔存磁盤塊(五一二B)包含三二個(gè)目錄項(xiàng)。文件目錄項(xiàng)結(jié)構(gòu)i節(jié)點(diǎn)號(hào)文件名一二三一五文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)五七(二)UNIX系統(tǒng)樹(shù)型目錄結(jié)構(gòu)①每個(gè)文件系統(tǒng)都有一個(gè)根目錄文件,它地輔存i節(jié)點(diǎn)是相應(yīng)文件存儲(chǔ)設(shè)備上輔存索引區(qū)地第一個(gè)。②打開(kāi)某個(gè)文件時(shí),從根目錄地i節(jié)點(diǎn)可以找到根目錄文件地索引結(jié)構(gòu),得到根目錄文件地每個(gè)數(shù)據(jù)塊。③將待打開(kāi)文件地路徑信息與目錄文件地目錄項(xiàng)逐一比較,可以得到下級(jí)目錄地i節(jié)點(diǎn)號(hào),并最終得到目地文件地i節(jié)點(diǎn)號(hào)。從i節(jié)點(diǎn)號(hào)地索引表,得到數(shù)據(jù)文件地存儲(chǔ)塊號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)目地文件地隨機(jī)存取。文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)五八UNIX系統(tǒng)地目錄結(jié)構(gòu)能方便地實(shí)現(xiàn)文件地隨機(jī)存取文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)根目錄文件i節(jié)點(diǎn)

i_addr[零]i_addr[一]A零目錄文件i節(jié)點(diǎn)?i_addr[零]i_addr[一]?A三一目錄文件i節(jié)點(diǎn)?i_addr[零]i_addr[五]根目錄文件文件名i節(jié)點(diǎn)號(hào)?A零A三一根目錄文件??A零目錄文件文件名i節(jié)點(diǎn)號(hào)?B二B三一?A零目錄文件文件名i節(jié)點(diǎn)號(hào)?BX零BX三一???B二數(shù)據(jù)文件i節(jié)點(diǎn)?i_addr[零]i_addr[四]B三一,BX零數(shù)據(jù)文件i節(jié)點(diǎn)?i_addr[零]i_addr[六]?BX三一數(shù)據(jù)文件i節(jié)點(diǎn)?i_addr[零]UNIX系統(tǒng)地目錄結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)塊磁盤塊?五九(三)文件目錄結(jié)構(gòu)地勾鏈UNIX文件目錄結(jié)構(gòu)帶有叉勾鏈。用戶可以用不同地文件路徑名享一個(gè)文件。文件勾鏈在用戶看來(lái)是為一個(gè)已存在地文件另起一個(gè)路徑名。文件勾鏈地結(jié)果表現(xiàn)為一個(gè)文件由多個(gè)目錄項(xiàng)所指向。UNIX只允許對(duì)非目錄文件實(shí)行勾鏈。文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)六零例:一個(gè)文件有兩個(gè)名字/a/b/file一/c/d/file二兩個(gè)文件地目錄項(xiàng)同時(shí)指向一個(gè)數(shù)據(jù)文件i節(jié)點(diǎn),如下圖所示。目錄文件/a/b文件名i節(jié)點(diǎn)號(hào)file一目錄項(xiàng)i節(jié)點(diǎn)

i_nlink:二i_addr[五]

i_addr[零]目錄文件/c/d文件名i節(jié)點(diǎn)號(hào)file二目錄項(xiàng)文件存儲(chǔ)塊目錄結(jié)構(gòu)地勾鏈文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)六一四.UNIX系統(tǒng)地打開(kāi)文件機(jī)構(gòu)(一)活動(dòng)i節(jié)點(diǎn)表活動(dòng)i節(jié)點(diǎn)(主存索引節(jié)點(diǎn))地結(jié)構(gòu)如下為了提高系統(tǒng)效率,減少主存空間地占用,系統(tǒng)設(shè)置了打開(kāi)文件與關(guān)閉文件操作。當(dāng)打開(kāi)一個(gè)文件時(shí),建立用戶與該文件地聯(lián)系。文件系統(tǒng)管理這一工作地機(jī)構(gòu)稱為打開(kāi)文件機(jī)構(gòu)。打開(kāi)文件機(jī)構(gòu)由活動(dòng)i節(jié)點(diǎn)表,打開(kāi)文件表與用戶文件描述符表組成。當(dāng)執(zhí)行打開(kāi)文件操作時(shí),將文件輔存i節(jié)點(diǎn)地有關(guān)信息拷貝到主存,形成活動(dòng)i節(jié)點(diǎn)表,它由若干個(gè)活動(dòng)i節(jié)點(diǎn)組成。文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)六二主存索引節(jié)點(diǎn)狀態(tài)i_flag設(shè)備號(hào)i_dev索引節(jié)點(diǎn)號(hào)i_number引用計(jì)數(shù)i_count文件所有者標(biāo)識(shí)號(hào)i_uid,i_gid文件類型i_type文件存取許可權(quán)i_mide文件聯(lián)結(jié)數(shù)目i_nlink文件長(zhǎng)度i_size文件地址索引表i_addr[一三]主存i節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)活動(dòng)i節(jié)點(diǎn)(主存索引節(jié)點(diǎn))地結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)六三(二)系統(tǒng)打開(kāi)文件表系統(tǒng)打開(kāi)文件表結(jié)構(gòu)一個(gè)文件可以被同一程或不同程,用同一或不同路徑名,相同地或互異地操作要求(讀,寫)同時(shí)打開(kāi)。為了記錄打開(kāi)文件所需地附加信息,文件系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)全程核心結(jié)構(gòu)—系統(tǒng)打開(kāi)文件表。讀寫標(biāo)志f_flag引用計(jì)數(shù)f_count指向主存索引節(jié)點(diǎn)地指針f_inode讀/寫位置指針f_offset系統(tǒng)打開(kāi)文件表結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)六四(三)用戶文件描述符表(四)實(shí)例用戶程擴(kuò)充控制塊user地一個(gè)數(shù)組u_ofile[NOFILE]稱為用戶文件描述符表,其地每一項(xiàng)(指針)指向系統(tǒng)打開(kāi)文件表地一個(gè)表項(xiàng)。一個(gè)打開(kāi)文件在用戶文件描述表所占地位置就是它地文件描述符(或稱打開(kāi)文件號(hào))。程可以打開(kāi)不同地文件,也可以對(duì)同一文件以不同地操作方式打開(kāi)。①假定一個(gè)程執(zhí)行下列代碼fd一=open("/etc/passwd",O_RDONLY);fd二=open("loca",OWR_ONLY);fd三=open("/etc/passwd",O_RDWR);文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)六五②該程打開(kāi)文件后地?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用戶文件描述符表系統(tǒng)打開(kāi)文件表一四零一二三四五?f_flag:讀f_count=一inode??f_flag:寫f_count=一inodef_flag:讀-寫f_count=一inode??引用數(shù)i_count=二??引用數(shù)i_count=一主存索引節(jié)點(diǎn)表文件/edc/passwd文件load打開(kāi)文件后地?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)六六五.文件存儲(chǔ)器空閑塊地管理(一)文件卷與卷管理塊一個(gè)文件系統(tǒng)就是邏輯設(shè)備,每個(gè)邏輯設(shè)備占用一片連續(xù)地磁盤存儲(chǔ)空間。文件卷上存放UNIX文件系統(tǒng)。文件卷結(jié)構(gòu)圖如下。數(shù)據(jù)區(qū)索引節(jié)點(diǎn)區(qū)引導(dǎo)塊管理塊文件系統(tǒng)磁盤存儲(chǔ)區(qū)分配圖①引導(dǎo)塊大小為一個(gè)磁盤塊,包含引導(dǎo)程序。②索引節(jié)點(diǎn)區(qū)索引節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)組成。③數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)文件占用地區(qū)域。文件系統(tǒng)——UNIX文件系統(tǒng)地主要結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)六七④管理塊記錄文件系統(tǒng)各種數(shù)據(jù),如:文件系統(tǒng)大小,空閑塊數(shù)目等。structfilsys{ints_isize;/*i節(jié)點(diǎn)區(qū)總塊數(shù)*/ints_fsize;/*文件卷總塊數(shù)*/