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第六章文件系统
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I、文件
一、文件的分类和文件结构
:一组带标识的在逻辑上有完整意义的信息项的序列,这个标识为文件名。
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(1)按文件性质和用途分类:系统文件,用户文件,库文件;
(2)按信息保存期限分类:临时文件,永久文件,档案文件;
(3)按文件的保护方式分类:只读文件,读写文件,可执行文件;
(4)按文件的逻辑结构分类:流式文件,记录式文件;
(5)按文件的物理结构分类:顺序(连续)文件,链接文件,索引文件;
(6)UNIX系统将文件分为三类:普通文件,目录文件,特殊文件(设备文件,包括外部设备):
(i)普通文件(regular):包含的是用户的信息,一般为ASCII或二进制文件;
(ii)目录文件(directory):管理文件系统的系统文件;
(iii)特殊文件(special):字符设备文件(模仿串行I/O设备)和块设备文件(模仿磁盘)。
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(1)流式文件:构成文件的基本单位是字符,文件是有逻辑意义的、无结构的一串字符的集合。
好处:提供很大的灵活性。
(2)记录文件:文件是由若干个记录组成的有结构文件,每个记录有一个键,可按键进行查找。
记录:一个固定长度记录的序列,每条记录有其内部结构。
:(从系统的角度来看文件,从文件在物理介质上的存放方式来研究文件)
结构
结构特点
优点
缺点
连续(顺序)结构
文件的信息存放在若干连续的物理块中
简单、支持顺序存取和随机存取、顺序存取速度快、所需的磁盘寻道次数和寻道时间最少
文件不能动态增长(可预留空间,但造成浪费;或重新分配和移动);不利于文件插入和删除;外部碎片问题(存储压缩技术)
链接(串联)结构
一个文件的信息存放在若干不连续的物理块中,各块之间通过指针连接,前一个物理块指向下一个物理块
提高了磁盘空间利用率,不存在外部碎片问题;有利于文件插入和删除;有利于文件动态扩充;
存取速度慢,不适于随机存取;有可靠性问题,如指针出错;需要更多的寻道次数和寻道时间;链接指针占用一定的空间;一个变形:FAT
索引结构
一个文件的信息存放在若干不连续物理块中,系统为每个文件建立一个专用数据结构即索引表,并将这些块的块号存放在一个索引表中;一个索引表就是磁盘块地址数组,其中第i个条目指向文件的第i块*
保持了链接结构的优点,又解决了其缺点;即能顺序存取,又能随机存取;满足了文件动态增长、插入删除的要求;能充分利用外存空间
较多的寻道次数和寻道时间;索引表本身带来了系统开销,如:内外存空间,存取时间
*索引表组织:
(1)链接模式:一个盘块一个索引表,多个索引表链接起来;
(2)多级索引:将一个大文件的所有索引表(二级索引)的地址放在另一索引表(一级索引)中;
(3)UNIX文件系统的三级索引(综合模式):文件物理结构信息存放在I节点。每个文件的索引表为15个索引项,每项2个字节。前12项直接登记存放文件信息的物理块号(直接寻址);如果文件大于12块,则利用第13项指向一个物理块,该块中最多可放256个文件物理块的块号(一次间接寻址)。对于更大的文件还可利用第14和第15项作为二次和三次间接寻址。
二、文件目录
(FCB)
(1)定义:是操作系统为管理文件而设置的数据结构,存放了为管理文件所需的所有有关信息(文件属性)。文件控制块是文件存在的标志。
(2)内容:文件名,文件号,用户名,文件地址,文件长度,文件类型,文件属性,共享计数,建立日期,保存期限,最后修改日期,最后访问日期,口令,文件逻辑结构,文件物理结构等。
:把所有的FCB组织在一起,就构成了文件目录,即文件控制块的有序集合。
目录项:构成文件目录的项目(目录项可以就是FCB)。
目录文件:为了实现对文件目录的管理,通常将文件目录以文件的形式保存在外存。

结构
特征
优点
缺点
一级目录结构
为所有文件建立一个目录文件(组成一线性表)
简单,易实现
限制了用户对文件的命名;文件平均检索时间长;限制了对文件的共享
二级目录结构
目录分两级:一级为主文件目录,给出用户名,用户子目录所在的物理位置;二级称为用户文件目录(又称用户子目录),给出该用户所有文件的FCB
解决了一级目录文件的重名问题—用户名|文件名;查找时间降低,提高对目录文件检索速度
增加了系统开销
多级目录结构(树型目录)
根目录唯一,一般放在内存;除最低一级的物理块中装有文件信息外,其他每级目录中存放的都是下一级目录或文件的信息
层次结构清晰,便于管理和保护;有利于文件分类;解决重名问题;提高文件检索速度;能进行存取权限控制
查找一