第27講文件管理之目錄管理

1、第二十七講 文件管理之目錄管理1引言1.1概述為什么引入文件目錄？實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的按名存取，就要求每個(gè)文件必須有一個(gè)文件名和文件對(duì)應(yīng)；一般用戶文件 的文件名由用戶指定，系統(tǒng)文件和特殊文件的文件名由系統(tǒng)指定。為了準(zhǔn)確迅速的由文件名檢索到文件物理塊，我們把文件名及其結(jié)構(gòu)信息等按一定的組 織結(jié)構(gòu)排列，用來方便文件檢索。這里。我們把文件名和對(duì)該文件實(shí)施控制管理的控制管理信息稱為該文件的文件說明。 并把一個(gè)文件說明按一定的邏輯結(jié)構(gòu)存放到物理存儲(chǔ)塊的一個(gè)表目中。這樣，就利用文件說 明信息，可以對(duì)文件進(jìn)行創(chuàng)建、檢索、維護(hù)等管理。我們把一個(gè)文件的文件說明信息稱為文 件的目錄（文件說明有時(shí)也叫文件控制塊）。對(duì)文件目

2、錄的管理就是對(duì)文件說明信息的管理。 總z,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，存儲(chǔ)大量文件，為了對(duì)文件進(jìn)行有效管理，引入了文件目錄，通 過文件kl錄對(duì)文件進(jìn)行管理。1.2什么是文件目錄？目錄是山文件說明索引組成的用于文件檢索的特殊文件。文件h錄的內(nèi)容主要是文件訪問的控制信息（不包括文件內(nèi)容）。它是一張記錄所有文件名及其存放地址、文件的說明和控制信息的表格。每個(gè)文件有一個(gè)文件的目錄項(xiàng)。文件1=1錄也是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于標(biāo)識(shí)文件及其物理地址，對(duì)bl錄管理要求如下： 實(shí)現(xiàn)“按名存取”、提高對(duì)目錄的檢索速度、文件共享、允許文件重名2文件控制塊和索引節(jié)點(diǎn) 文件說明信息2. 1什么是文件控制塊？1文件控制塊（fcb ）是用

3、于描述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。存放了文件的有關(guān)說明信息，是文 件存在的標(biāo)志。2 fcb中的信息：> 基本信息類：文件名、文件長度、類型、屬性文件物理位置> 存取控制信息類：文件存取權(quán)限、用戶名、口令、共享計(jì)數(shù)> 使用信息類：文件的建立日期、最后修改日期、保存期限、最后訪問日期，3說明：文件與文件控制塊一一對(duì)應(yīng)，而人們把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h錄項(xiàng)。通常一個(gè)文件廿錄也被看作是一個(gè)文件，稱為h錄文件。 4下面是ms-dos的文件控制塊：文擴(kuò)屬備時(shí)日第盤件展-塊名名性用間期塊 號(hào)數(shù)2.2索引節(jié)點(diǎn)2.2.1索引節(jié)點(diǎn)引入什么是索引節(jié)點(diǎn)為什么引入它

4、？文件目錄通常是存放在磁盤上的，當(dāng)文件很多吋，文件目錄要占用大量的盤塊。在檢索 目錄文件的時(shí)候，需要將忖錄調(diào)入內(nèi)存后比錢文件名，但是只用到文件名，而不需耍其它那些對(duì)文件的描述信息，顯然，h錄中有許多信息不需要調(diào)入內(nèi)存。所以便把文件名與文件信 息分開，使文件描述信息單獨(dú)形成一個(gè)索引結(jié)點(diǎn)。索引結(jié)點(diǎn)的引入，便于快速檢索文件目錄！unix文件目錄如下圖：文件名索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)文件名1文件名22.2.2磁盤索引結(jié)點(diǎn)存放在磁盤上的索引節(jié)點(diǎn)，每個(gè)文件有唯一的一個(gè)磁盤索引節(jié)點(diǎn)。包括以下內(nèi)容：主標(biāo)識(shí)、類型、存取權(quán)限、物理地址、長度、連接計(jì)數(shù)、存取時(shí)間2.2.3內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)放在內(nèi)存屮的索引結(jié)點(diǎn)。當(dāng)文件被打開后，將磁盤

5、索引結(jié)點(diǎn)拷貝到內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)屮。比 磁盤索引結(jié)點(diǎn)又增加了以下內(nèi)容：索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)、狀態(tài)、訪問計(jì)數(shù)、邏輯設(shè)備號(hào)、鏈接指針3目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)的組織，關(guān)系到文件系統(tǒng)的存取速度，也關(guān)系到文件的共享性和安全性。兇此, 要組織好文件的目錄。目錄結(jié)構(gòu)形式有單級(jí)目錄、兩級(jí)目錄和多級(jí)目錄。3. 1 單級(jí)目錄結(jié)構(gòu) single-level directory概念：整個(gè)文件系統(tǒng)中只建立一張目錄表，每個(gè)文件一個(gè)目錄項(xiàng)，目錄項(xiàng)含有文件相關(guān)信息。 單級(jí)目錄如圖：directorycatboatestdatamailconthexrecordsfiles文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)目錄結(jié)構(gòu)圖:操作：每建立-

6、個(gè)新文件要先檢索所有的目錄項(xiàng)保證文件名唯一。然后找出一空白目錄項(xiàng)填 入和關(guān)信息，并修改狀態(tài)位。刪除文件是找到對(duì)應(yīng)目錄項(xiàng)，冋收所占用空間，淸除該目錄。優(yōu)點(diǎn):簡單，易實(shí)現(xiàn)按名存取缺點(diǎn):限制了用戶對(duì)文件的命名（即易重名） 文件平均檢索時(shí)間長（查找速度慢） 不便于實(shí)現(xiàn)文件共享只適川于單川八環(huán)境3. 2 兩級(jí)目錄 two-level directory原理：在整個(gè)系統(tǒng)中建立兩級(jí)目錄：> 為每個(gè)用戶建立一個(gè)單獨(dú)的用戶文件口錄（ufd）> 系統(tǒng)為所有用戶建立一個(gè)主文件目錄（mfd）其中包括用戶名和指向該用戶目錄文件的 指針。如圖:兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)圖:優(yōu)點(diǎn)：提高了檢索目錄的速度；不同用八目錄中可重名；

7、不同用八可用不同文件名來訪問系統(tǒng) 中一共享文件缺點(diǎn)：限制了各川戶對(duì)文件的共享，增加了系統(tǒng)開銷，缺乏靈活性，無法反映真實(shí)世界復(fù)雜的 文件結(jié)構(gòu)形式。3. 2 多級(jí)目錄/樹興目錄 tree-structured directories在兩級(jí)11錄屮若允許川戶建立自己的子目錄，則形成3級(jí)或多級(jí)【錄結(jié)構(gòu)（即樹型11錄結(jié)構(gòu)）路徑名：訪問數(shù)據(jù)文件的一條路徑，絕對(duì)路徑、相對(duì)路徑當(dāng)前目錄操作：增加和刪除目錄優(yōu)點(diǎn)：層次結(jié)構(gòu)清晰，實(shí)現(xiàn)分組，便于管理和保護(hù)；解決重名問題；查找速度加快缺點(diǎn)查找一個(gè)文件按路徑名逐層檢杳，rti于每個(gè)文件都放在外存，多次訪盤影響速度一些概念：目錄的上下級(jí)關(guān)系：當(dāng)前目錄(current di

8、rectory, working directory) 父目錄(parent directory)、子目錄(subd i rectory)、根目錄(root d i rectory)等；路徑(path)：每個(gè)目錄或文件，可以由根目錄開始依次經(jīng)由的各級(jí)目錄名，加上最終的目錄 名或文件名來表示4目錄查詢技術(shù)基本過程：當(dāng)川戶要訪問一個(gè)已存文件時(shí)，系統(tǒng)首先利川川戶提供的文件名對(duì)目錄進(jìn)行查詢, 找出該文件控制塊或?qū)?yīng)索引結(jié)點(diǎn)；然后根據(jù)fcb或索引結(jié)點(diǎn)屮所記錄的文件物理地址，換 算出文件在磁盤上的物理位置；繪后通過磁盤駁動(dòng)程序，將所需文件讀入內(nèi)存。目前對(duì)目錄進(jìn)行查詢的方式有兩種:4. 1線性檢索法基本過程

9、：又叫順序檢索法。在單-級(jí)目錄中，利用用戶提供的文件名，用順序查找法直接從 文件h錄中找到指名文件的h錄項(xiàng)。在樹型h錄中，用戶捉供的文件名是由多個(gè)文件分量名 組成的路徑名，此時(shí)需對(duì)多級(jí)h錄進(jìn)行查找。查找/usr/ast/mbox的步驟 如圖11 4bin7dev14lib9etc6usr8tmp根目錄在結(jié)點(diǎn)6中査找usr字段結(jié)點(diǎn)6是61 19dick30erik51jim26ast45bal132號(hào)盤塊是 /usr的目錄結(jié)點(diǎn)26是 /usr/ast的目錄266 64grants92books60mbox81minik17src496號(hào)盤塊是/usr/ast的目錄4. 2 hash 方法基本過程：前面介紹了 ibsh文件。如果我們建立了一張ibsh索引文件h錄，便可利jij hash 方法進(jìn)行查詢，即系統(tǒng)利用川戶捉供的文件名并將它變換為文件廿錄的索引值，再利用該索 引值到目錄中去查找，將顯著的提高檢索速度。注意：對(duì)于使用通配符*, ?的文件名系統(tǒng)無法利用hash法檢索目錄，還是需用線性查找法。 沖突：在進(jìn)行文