第7-8章 文件管理2016-12 (精)- new

1、第第 七七-八八 章章內(nèi)容提綱及內(nèi)容提綱及 1 1、文件的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)有何區(qū)別與聯(lián)系？、文件的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)有何區(qū)別與聯(lián)系？ 2 2、磁盤空間的分配方式有哪幾種？各有何特點(diǎn)？、磁盤空間的分配方式有哪幾種？各有何特點(diǎn)？ 3 3、為什么通常采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)？目錄項(xiàng)包括哪些內(nèi)、為什么通常采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)？目錄項(xiàng)包括哪些內(nèi) 容？如何通過目錄實(shí)現(xiàn)文件的按名存??？容？如何通過目錄實(shí)現(xiàn)文件的按名存?。?4 4、比較基于索引結(jié)點(diǎn)和用符號(hào)鏈實(shí)現(xiàn)的文件共享方式、比較基于索引結(jié)點(diǎn)和用符號(hào)鏈實(shí)現(xiàn)的文件共享方式 的特點(diǎn)？的特點(diǎn)？ 5 5、文件系統(tǒng)的保護(hù)措施有哪些？、文件系統(tǒng)的保護(hù)措施有哪些？ 6 6、提高文件

2、系統(tǒng)的性能可采取哪些措施？、提高文件系統(tǒng)的性能可采取哪些措施？本章討論的主要問題本章討論的主要問題 信息文件是計(jì)算機(jī)的重要軟件資源，對(duì)信息的組織、信息文件是計(jì)算機(jī)的重要軟件資源，對(duì)信息的組織、存取和保存，是由文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。文件系統(tǒng)是存取和保存，是由文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。文件系統(tǒng)是OS的的重要組成部分。本章主要討論以下問題：重要組成部分。本章主要討論以下問題：信息的組織形式信息的組織形式 文件的結(jié)構(gòu)文件的結(jié)構(gòu) 信息的存取信息的存取 目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)信息的存儲(chǔ)信息的存儲(chǔ) 磁盤的存儲(chǔ)管理磁盤的存儲(chǔ)管理信息的共享與保護(hù)信息的共享與保護(hù) 文件的共享與保護(hù)文件的共享與保護(hù)文件系統(tǒng)的構(gòu)成文件系統(tǒng)的構(gòu)成文件的結(jié)構(gòu)

3、文件的結(jié)構(gòu) 目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)文件的共享與保護(hù)文件的共享與保護(hù)6.1 文件的基本概念文件的基本概念 一、一、文件管理五大功能：文件管理五大功能： 完成文件存儲(chǔ)空間的管理。完成文件存儲(chǔ)空間的管理。 實(shí)現(xiàn)文件名到物理地址的映射。實(shí)現(xiàn)文件名到物理地址的映射。 實(shí)現(xiàn)文件和目錄的操作管理。實(shí)現(xiàn)文件和目錄的操作管理。 提供文件的共享和保護(hù)。提供文件的共享和保護(hù)。 提供用戶的接口。提供用戶的接口。問問 題題 什么是文件系統(tǒng)？有何功能？什么是文件系統(tǒng)？有何功能？文件系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)各有何作用？文件系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)各有何作用？文件系統(tǒng)接口文件系統(tǒng)接口控制管理對(duì)象的控制管理對(duì)象的軟件集合軟件集合對(duì)象及其屬性對(duì)象及其屬性

4、文件系統(tǒng)的模型文件系統(tǒng)的模型用戶（程序）用戶（程序）6.1 文件的基本概念文件的基本概念二、文件系統(tǒng)模型二、文件系統(tǒng)模型文文 件件 系系 統(tǒng)統(tǒng) 接接 口口對(duì)對(duì) 象象 及及 其其 屬屬 性性 說說 明明（文件、目錄、磁盤）（文件、目錄、磁盤）對(duì)對(duì)象對(duì)對(duì)象操縱和操縱和管理的管理的軟件集軟件集合合邏輯文件系統(tǒng)邏輯文件系統(tǒng)基本基本I/O管理程序（文件組織模塊）管理程序（文件組織模塊）基本文件系統(tǒng)（物理基本文件系統(tǒng)（物理I/O層）層）I/O控制層（設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序）控制層（設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序）6.2 文件的結(jié)構(gòu)文件的結(jié)構(gòu)（一）（一）問問 題題 1、什么是邏輯文件，什么是物理文件，它們有何區(qū)別、什么是邏輯文件，什么

5、是物理文件，它們有何區(qū)別 與聯(lián)系？與聯(lián)系？ 2、試說明順序、鏈接和索引文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，、試說明順序、鏈接和索引文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)， 并說明其檢索方式及優(yōu)、缺點(diǎn)。并說明其檢索方式及優(yōu)、缺點(diǎn)。 3、什么是索引文件？為何要引入多級(jí)索引？、什么是索引文件？為何要引入多級(jí)索引？8.2 文件的結(jié)構(gòu)文件的結(jié)構(gòu) 從用戶的觀點(diǎn)討論文件的組織形式，即文件的邏輯結(jié)構(gòu)。從用戶的觀點(diǎn)討論文件的組織形式，即文件的邏輯結(jié)構(gòu)。 無結(jié)構(gòu)的字符流文件（如程序、文本文件）無結(jié)構(gòu)的字符流文件（如程序、文本文件） 有結(jié)構(gòu)的記錄式文件（如數(shù)據(jù)庫(kù)文件）有結(jié)構(gòu)的記錄式文件（如數(shù)據(jù)庫(kù)文件） 文件結(jié)構(gòu)分為邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。文件結(jié)構(gòu)決定

6、了文件結(jié)構(gòu)分為邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。文件結(jié)構(gòu)決定了對(duì)文件的訪問方式及檢索速度。對(duì)文件的訪問方式及檢索速度。1、按照記錄長(zhǎng)度、按照記錄長(zhǎng)度 定長(zhǎng)記錄定長(zhǎng)記錄 變長(zhǎng)記錄變長(zhǎng)記錄2 2、按照存取方式、按照存取方式 順序文件順序文件 索引文件索引文件 順序索引文件順序索引文件 Hash文件文件*串結(jié)構(gòu)串結(jié)構(gòu) （按照時(shí)間順序）（按照時(shí)間順序）順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu) （按照鍵值）（按照鍵值）文件的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？文件的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？6.3 文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（一）（一）1 1、順序文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、順序文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 將邏輯文件中的記錄順序地存儲(chǔ)在連續(xù)的物理盤塊中。將邏輯文件中的

7、記錄順序地存儲(chǔ)在連續(xù)的物理盤塊中。 文件的物理塊號(hào)文件的物理塊號(hào) 文件長(zhǎng)度文件長(zhǎng)度記錄記錄0 記錄記錄1 記錄記錄2 記錄記錄3 110 # 111 # 112 # 113# FCB2 2、優(yōu)缺點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，根據(jù)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，根據(jù)FCBFCB中的物理塊號(hào)，順序訪問較容易。中的物理塊號(hào)，順序訪問較容易。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：存儲(chǔ)效率低（連續(xù)存放），文件長(zhǎng)度固定，修改記錄困難。：存儲(chǔ)效率低（連續(xù)存放），文件長(zhǎng)度固定，修改記錄困難。二、物理文件二、物理文件從存儲(chǔ)的觀點(diǎn)討論文件在外存上的組織形式，即從存儲(chǔ)的觀點(diǎn)討論文件在外存上的組織形式，即文件的物文件的物理結(jié)構(gòu)或存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)理結(jié)構(gòu)或存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。主要考慮存

8、儲(chǔ)效率。主要考慮存儲(chǔ)效率。 順序順序(連續(xù)）文件連續(xù)）文件 鏈接鏈接(串聯(lián)）文件串聯(lián)）文件 索引索引(隨機(jī)）文件隨機(jī)）文件（一）順序文件（一）順序文件6.3 文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（二）（二）（二）鏈接文件（二）鏈接文件1、鏈接文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、鏈接文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)將邏輯文件分散存放在不連續(xù)的物理盤塊中。將邏輯文件分散存放在不連續(xù)的物理盤塊中。 根據(jù)鏈接方式不同，分為：根據(jù)鏈接方式不同，分為： 隱式鏈接隱式鏈接 將一個(gè)邏輯文件分為若干邏輯塊將一個(gè)邏輯文件分為若干邏輯塊,鏈接指針包鏈接指針包含在物理塊內(nèi)。含在物理塊內(nèi)。 顯式鏈接顯式鏈接 將鏈接各物理塊的指針顯式存放在將鏈接各物理塊的指針顯式存

9、放在“鏈接表鏈接表”中。整個(gè)盤一張，又稱為文件分配表中。整個(gè)盤一張，又稱為文件分配表FAT 。 文件的物理塊號(hào)文件的物理塊號(hào) 文件長(zhǎng)度文件長(zhǎng)度FCBFCB0 1 2 3 4 50 4 5 1物理塊號(hào)2 2、優(yōu)缺點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：存儲(chǔ)空間利用率高，增、刪修改方便。優(yōu)點(diǎn)：存儲(chǔ)空間利用率高，增、刪修改方便。缺點(diǎn)：。？缺點(diǎn)：。？6.3 文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（三）（三） （三）索引文件三）索引文件 是一種非連續(xù)分配的文件結(jié)構(gòu)?；舅枷胧窃L是一種非連續(xù)分配的文件結(jié)構(gòu)?；舅枷胧窃L 問文件時(shí)，只調(diào)入問文件時(shí)，只調(diào)入FATFAT的部分（文件的盤塊號(hào)）。的部分（文件的盤塊號(hào)）。 1 1、單級(jí)索引（稠密索引

10、）、單級(jí)索引（稠密索引） 為每個(gè)文件建立一張索引表，每個(gè)記錄在表中為每個(gè)文件建立一張索引表，每個(gè)記錄在表中 占一個(gè)表項(xiàng)。占一個(gè)表項(xiàng)。 檢索過程：檢索過程： 從從FCB FCB 索引表始址索引表始址 按照按照關(guān)鍵字關(guān)鍵字索引索引 記錄的物理地址記錄的物理地址 6.3 文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（三）（三）（三）索引文件（三）索引文件主索引表指針主索引表指針FCB 邏輯記錄號(hào)邏輯記錄號(hào) 物理盤塊號(hào)物理盤塊號(hào)0 241 27 2 313 40記錄記錄0記錄記錄1記錄記錄2記錄記錄324#27#31#40#索引表索引表6.3 文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（三）（三）2 2、多級(jí)索引文件、多級(jí)索引文件

11、 主索引表指針主索引表指針FCB鍵值鍵值 物理地址物理地址A B C 主索引表主索引表 鍵值鍵值 物理地址物理地址AA . AZ BA. BZ CA 6.3 文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（四）（四） （四）四）Hash文件文件 Hash文件是一種最常用的直接文件，不是通過記文件是一種最常用的直接文件，不是通過記錄鍵值先對(duì)索引表等進(jìn)行檢索，再獲得物理地址，而錄鍵值先對(duì)索引表等進(jìn)行檢索，再獲得物理地址，而是直接由是直接由 記錄鍵值記錄鍵值 物理地址物理地址。 稱為稱為鍵址轉(zhuǎn)換鍵址轉(zhuǎn)換（Key to address transformation）2、 Hash文件的鍵址轉(zhuǎn)換文件的鍵址轉(zhuǎn)換 利用利用H

12、ash函數(shù)（散列函數(shù)）將鍵值轉(zhuǎn)換為記錄在函數(shù)（散列函數(shù)）將鍵值轉(zhuǎn)換為記錄在目錄表中的索引（表項(xiàng)的位置）來實(shí)現(xiàn)鍵址轉(zhuǎn)換。目錄表中的索引（表項(xiàng)的位置）來實(shí)現(xiàn)鍵址轉(zhuǎn)換。 例如：將文件符號(hào)名的字符的例如：將文件符號(hào)名的字符的ASCIIASCII碼進(jìn)行碼進(jìn)行“異或異或”運(yùn)算，運(yùn)算，所得的所得的HashHash值作為符號(hào)文件目錄的索引值。值作為符號(hào)文件目錄的索引值。 1 1、直接文件、直接文件 6.3 文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（五）（五） （四）四）Hash文件文件2、 Hash文件的沖突問題文件的沖突問題 利用利用Hash技術(shù)，可能出現(xiàn)多個(gè)符號(hào)名被轉(zhuǎn)換為同技術(shù)，可能出現(xiàn)多個(gè)符號(hào)名被轉(zhuǎn)換為同一個(gè)一個(gè)H

13、ash索引索引 Hash沖突。沖突。解決辦法：解決辦法： 將符號(hào)文件目錄作成二維表將符號(hào)文件目錄作成二維表 給給Hash索引加上一個(gè)位移常數(shù)索引加上一個(gè)位移常數(shù) 采用溢出處理技術(shù)采用溢出處理技術(shù)文件的存取方式文件的存取方式1、順序訪問、順序訪問 按照從前到后的順序?qū)ξ募M(jìn)行讀寫操作。按照從前到后的順序?qū)ξ募M(jìn)行讀寫操作。2、隨機(jī)訪問、隨機(jī)訪問 也稱為直接訪問，可按照任意的次序?qū)ξ募M(jìn)行讀寫操也稱為直接訪問，可按照任意的次序?qū)ξ募M(jìn)行讀寫操作。作。3、索引訪問、索引訪問 也稱為按鍵訪問，文件記錄按某個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)（通常稱為鍵也稱為按鍵訪問，文件記錄按某個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)（通常稱為鍵值）排列。值）排列。存儲(chǔ)設(shè)備存

14、儲(chǔ)設(shè)備 磁盤、磁鼓磁盤、磁鼓 磁帶磁帶文件類型文件類型 連續(xù)文件連續(xù)文件 串聯(lián)文件串聯(lián)文件 索引文件索引文件 HashHash文件文件 連續(xù)文件連續(xù)文件文件長(zhǎng)度文件長(zhǎng)度 固定固定 固定、可變固定、可變 固定、可變固定、可變 固定、可變固定、可變 固定固定存取方法存取方法 直接、順序直接、順序 順序順序 直接、順序直接、順序 直接、順序直接、順序 順序順序存儲(chǔ)設(shè)備、文件類型與存取方式的關(guān)系存儲(chǔ)設(shè)備、文件類型與存取方式的關(guān)系6. 3 目錄管理目錄管理（一）（一） 問問 題題 1 1、什么是文件目錄？文件目錄一般包括哪些信息？起、什么是文件目錄？文件目錄一般包括哪些信息？起 什么作用？什么作用？ 2

15、 2、與一級(jí)目錄相比較，兩級(jí)目錄和多級(jí)目錄具有什么、與一級(jí)目錄相比較，兩級(jí)目錄和多級(jí)目錄具有什么 特點(diǎn)？特點(diǎn)？ 3 3、為什么、為什么OSOS中廣泛采用中廣泛采用樹型目錄結(jié)構(gòu)？它有何優(yōu)點(diǎn)？樹型目錄結(jié)構(gòu)？它有何優(yōu)點(diǎn)？ 畫出對(duì)樹型目錄進(jìn)行線性檢索的流程圖。畫出對(duì)樹型目錄進(jìn)行線性檢索的流程圖。 4、什么是當(dāng)前目錄？它有何作用？、什么是當(dāng)前目錄？它有何作用？*5、 Hash檢索法有何優(yōu)點(diǎn)？如何解決檢索法有何優(yōu)點(diǎn)？如何解決“沖突沖突”問題？問題？6.4 目錄管理目錄管理（二）（二） 文件目錄也是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于標(biāo)文件目錄也是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于標(biāo)識(shí)文件及其物理地址，實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的檢識(shí)文件及其物理地址，實(shí)現(xiàn)

16、對(duì)文件的檢索、訪問。目錄管理的功能：索、訪問。目錄管理的功能： 1、實(shí)現(xiàn)文件的、實(shí)現(xiàn)文件的“按名存取按名存取” 2、提高對(duì)目錄的檢索速度、提高對(duì)目錄的檢索速度 3、實(shí)現(xiàn)文件共享、實(shí)現(xiàn)文件共享 4、實(shí)現(xiàn)文件重名、實(shí)現(xiàn)文件重名問問 題題 1、目錄項(xiàng)包括哪些內(nèi)容？、目錄項(xiàng)包括哪些內(nèi)容？ 2、如何實(shí)現(xiàn)文件的按名存?。考茨夸洸樵兗夹g(shù)。、如何實(shí)現(xiàn)文件的按名存?。考茨夸洸樵兗夹g(shù)。6.3 目錄管理目錄管理（二）（二） 文件目錄也是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于標(biāo)文件目錄也是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于標(biāo)識(shí)文件及其物理地址，實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的檢識(shí)文件及其物理地址，實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的檢索、訪問。目錄管理的功能：索、訪問。目錄管理的功能： 1、實(shí)現(xiàn)

17、文件的、實(shí)現(xiàn)文件的“按名存取按名存取” 2、提高對(duì)目錄的檢索速度、提高對(duì)目錄的檢索速度 3、實(shí)現(xiàn)文件共享、實(shí)現(xiàn)文件共享 4、實(shí)現(xiàn)文件重名、實(shí)現(xiàn)文件重名6. 3 目錄管理目錄管理（三）（三） 2、索引結(jié)點(diǎn)、索引結(jié)點(diǎn) 為了提高檢索的速度，減少所需內(nèi)存空間，將文件的為了提高檢索的速度，減少所需內(nèi)存空間，將文件的 描述信息單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述信息單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)索引結(jié)點(diǎn)。索引結(jié)點(diǎn)。一、文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)一、文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn) 1、文件控制塊（、文件控制塊（FCB） 是用于控制和描述文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括三類信息：是用于控制和描述文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括三類信息： 基本信息：基本信息：文件名、文件

18、物理位置、文件的邏輯結(jié)構(gòu)、文件名、文件物理位置、文件的邏輯結(jié)構(gòu)、 文件的物理結(jié)構(gòu)。文件的物理結(jié)構(gòu)。 存取控制信息：存取控制信息：用戶的存取控制權(quán)（用戶的存取控制權(quán)（S S、O O、G G、W W）。）。 使用信息：使用信息：文件建立、修改的日期時(shí)間，當(dāng)前使用信息。文件建立、修改的日期時(shí)間，當(dāng)前使用信息。6. 3 目錄管理目錄管理（四）（四）三、目錄查詢技術(shù)三、目錄查詢技術(shù) 1、查詢文件過程、查詢文件過程 根據(jù)文件名查找文件目錄，找出根據(jù)文件名查找文件目錄，找出FCB或索引結(jié)點(diǎn)?；蛩饕Y(jié)點(diǎn)。 由由FCB或索引結(jié)點(diǎn)得到文件在磁盤上的物理位置，或索引結(jié)點(diǎn)得到文件在磁盤上的物理位置，將文件讀入內(nèi)存。將

19、文件讀入內(nèi)存。 2、文件查詢方式、文件查詢方式 線性檢索法線性檢索法 Hash法法*二、目錄結(jié)構(gòu)二、目錄結(jié)構(gòu) 1、兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)、兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn) 2、樹型（多級(jí)）目錄及其特點(diǎn)、樹型（多級(jí)）目錄及其特點(diǎn) 3、路徑名與當(dāng)前目錄、路徑名與當(dāng)前目錄6.5 文件的存儲(chǔ)空間管理文件的存儲(chǔ)空間管理本節(jié)討論對(duì)文件的存儲(chǔ)空間的分配、回收與訪問。本節(jié)討論對(duì)文件的存儲(chǔ)空間的分配、回收與訪問。 1、連續(xù)分配、連續(xù)分配 2、鏈接分配、鏈接分配 3、索引分配、索引分配 1、空閑表法、空閑表法 2、位示圖法、位示圖法 3、成組鏈法、成組鏈法問題：?jiǎn)栴}：改善文件系統(tǒng)的性能，提高訪問文件的速度應(yīng)采改善文件系統(tǒng)的性能

20、，提高訪問文件的速度應(yīng)采取哪些方法和技術(shù)？取哪些方法和技術(shù)？6.5 文件的存儲(chǔ)空間管理文件的存儲(chǔ)空間管理本節(jié)討論對(duì)文件的存儲(chǔ)空間的管理：分配、回收與訪問。本節(jié)討論對(duì)文件的存儲(chǔ)空間的管理：分配、回收與訪問。一、空閑表法一、空閑表法 為外存上的所有空閑區(qū)建立一張為外存上的所有空閑區(qū)建立一張“空閑區(qū)表空閑區(qū)表”，其分配算，其分配算法與回收，與內(nèi)存管理類似。是一種連續(xù)分配方式。法與回收，與內(nèi)存管理類似。是一種連續(xù)分配方式。二、空閑鏈表法二、空閑鏈表法 空閑盤塊鏈（結(jié)點(diǎn)為盤塊）空閑盤塊鏈（結(jié)點(diǎn)為盤塊） 空閑盤區(qū)鏈（結(jié)點(diǎn)為盤區(qū)）空閑盤區(qū)鏈（結(jié)點(diǎn)為盤區(qū)） 序號(hào) 第一空閑盤塊號(hào) 空閑盤塊數(shù)1 2 4 2 9

21、33 14 56.5 文件的存儲(chǔ)空間管理文件的存儲(chǔ)空間管理0 0 空閑空閑1 1 已分配已分配三、位示圖法三、位示圖法 利用二進(jìn)制位表示磁盤中每個(gè)塊的使用情況利用二進(jìn)制位表示磁盤中每個(gè)塊的使用情況（P207 圖圖6-21）將位示圖定義為一個(gè)將位示圖定義為一個(gè)M*N 的二維數(shù)組：的二維數(shù)組： Var map: array 1.m , 1.n of bit;位示圖與盤塊號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：位示圖與盤塊號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為： b = n (i-1) + j其中：其中： i 行行 j 列列6.5 文件的存儲(chǔ)空間管理文件的存儲(chǔ)空間管理四、成組鏈法（四、成組鏈法（UNIX）將空閑盤塊分為若干組，每組盤塊總數(shù)

22、、所有盤塊號(hào)記將空閑盤塊分為若干組，每組盤塊總數(shù)、所有盤塊號(hào)記入前一組的第一個(gè)盤塊中，各組的第一個(gè)盤塊構(gòu)成鏈將第一入前一組的第一個(gè)盤塊中，各組的第一個(gè)盤塊構(gòu)成鏈將第一組的盤塊總數(shù)、所有盤塊號(hào)記入空閑盤塊。最后一組中放入組的盤塊總數(shù)、所有盤塊號(hào)記入空閑盤塊。最后一組中放入結(jié)束標(biāo)志。將其塊號(hào)與總數(shù)放入管理文件存儲(chǔ)設(shè)備的文件資結(jié)束標(biāo)志。將其塊號(hào)與總數(shù)放入管理文件存儲(chǔ)設(shè)備的文件資源表中。源表中。第一組第二組第三組最后組文件資源表最后組的塊號(hào)與總塊號(hào)倒數(shù)第二組的塊號(hào)與總塊號(hào)文件存儲(chǔ)設(shè)備第二組的塊號(hào)與總塊號(hào)第一組的塊號(hào)與總塊號(hào)6.4 文件的共享與安全性文件的共享與安全性一、文件共享一、文件共享 1、繞彎路

23、法、繞彎路法 2、鏈接法、鏈接法 3、利用基本文件實(shí)現(xiàn)共享、利用基本文件實(shí)現(xiàn)共享 4、基于索引結(jié)點(diǎn)的共享、基于索引結(jié)點(diǎn)的共享 5、用符號(hào)鏈實(shí)現(xiàn)文件共享、用符號(hào)鏈實(shí)現(xiàn)文件共享 問問 題題1 1、基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式和基于符號(hào)鏈的共享方式有何基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式和基于符號(hào)鏈的共享方式有何 優(yōu)、缺點(diǎn)？?jī)?yōu)、缺點(diǎn)？2、對(duì)具有樹型目錄結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)文件共享？、對(duì)具有樹型目錄結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)文件共享？6.4 文件的共享與安全性文件的共享與安全性（二）（二）二、文件的保護(hù)二、文件的保護(hù) 1、保護(hù)域、保護(hù)域 2、訪問矩陣、訪問矩陣 3、分級(jí)安全管理（系統(tǒng)、用戶、目錄、文件）、分級(jí)安全管理（

24、系統(tǒng)、用戶、目錄、文件） 1、試說明各種文件保護(hù)措施的基本原理，你認(rèn)為它們、試說明各種文件保護(hù)措施的基本原理，你認(rèn)為它們 各有何優(yōu)、缺點(diǎn)？各有何優(yōu)、缺點(diǎn)？ 2、在分級(jí)安全管理中，各級(jí)管理的主要內(nèi)容是什么？、在分級(jí)安全管理中，各級(jí)管理的主要內(nèi)容是什么？ 3、如何利用訪問控制表和訪問權(quán)限制表來實(shí)現(xiàn)對(duì)文件、如何利用訪問控制表和訪問權(quán)限制表來實(shí)現(xiàn)對(duì)文件 的保護(hù)？的保護(hù)？ 問問 題題文件系統(tǒng)保護(hù)一、保護(hù)域一、保護(hù)域 現(xiàn)代現(xiàn)代OS中對(duì)文件系統(tǒng)的存取控制機(jī)制，一般都舉例在中對(duì)文件系統(tǒng)的存取控制機(jī)制，一般都舉例在“保護(hù)域保護(hù)域”概念的基礎(chǔ)上。概念的基礎(chǔ)上。 “域域”是一個(gè)抽象的概念，是一個(gè)抽象的概念， “保護(hù)

25、域保護(hù)域”指出了進(jìn)程能夠服指出了進(jìn)程能夠服務(wù)的對(duì)象（務(wù)的對(duì)象（Object）及對(duì)該對(duì)象執(zhí)行操作的權(quán)限（）及對(duì)該對(duì)象執(zhí)行操作的權(quán)限（Access right）。）。具體實(shí)現(xiàn)文件保護(hù)，有以下方式：具體實(shí)現(xiàn)文件保護(hù)，有以下方式：1、存取控制矩陣（訪問矩陣）、存取控制矩陣（訪問矩陣）2、存取控制表（訪問控制表）、存取控制表（訪問控制表）3、口令或密碼、口令或密碼4、分級(jí)安全管理、分級(jí)安全管理二、分級(jí)安全管理二、分級(jí)安全管理 防止非法用戶進(jìn)入系統(tǒng)，方法有：防止非法用戶進(jìn)入系統(tǒng)，方法有： 注冊(cè)注冊(cè) 系統(tǒng)管理員為新用戶在用戶注冊(cè)表中建立一個(gè)表項(xiàng)。系統(tǒng)管理員為新用戶在用戶注冊(cè)表中建立一個(gè)表項(xiàng)。 登錄登錄 核實(shí)

26、用戶的注冊(cè)名及口令，確認(rèn)用戶使用系統(tǒng)的合核實(shí)用戶的注冊(cè)名及口令，確認(rèn)用戶使用系統(tǒng)的合法性。法性。 其它其它 如定期改口令，限定上機(jī)終端、時(shí)間等。如定期改口令，限定上機(jī)終端、時(shí)間等。 主要是對(duì)用戶進(jìn)行分類，對(duì)不同類的用戶分配不同的文件訪主要是對(duì)用戶進(jìn)行分類，對(duì)不同類的用戶分配不同的文件訪問權(quán)。問權(quán)。 用戶：用戶： S、O、G、W 文件訪問權(quán)：文件訪問權(quán)： R、W、D、M、C、O 等等 。 三、存取控制矩陣三、存取控制矩陣文件名文件名用用戶戶存取數(shù)存取數(shù)A.C RWE E RWE B.C RW R RWED.C R W WEE.C R W RWWANG LIU ZHANG 。 。優(yōu)點(diǎn)：概念簡(jiǎn)單。優(yōu)

27、點(diǎn)：概念簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：當(dāng)用戶及文件多時(shí)，時(shí)空開銷大。缺點(diǎn)：當(dāng)用戶及文件多時(shí)，時(shí)空開銷大。四、存取控制表四、存取控制表 存取控制表以文件為單位，把用戶劃分為若干組同時(shí)規(guī)存取控制表以文件為單位，把用戶劃分為若干組同時(shí)規(guī)定每個(gè)組的存取權(quán)限，每個(gè)文件都有一張存取控制表，存定每個(gè)組的存取權(quán)限，每個(gè)文件都有一張存取控制表，存放在文件說明中。打開文件時(shí)，該表也被復(fù)制到了內(nèi)存中。放在文件說明中。打開文件時(shí)，該表也被復(fù)制到了內(nèi)存中。存取控制驗(yàn)證過程高效。存取控制驗(yàn)證過程高效。用戶用戶文件名文件名 A1.CA組組 RWEB組組 RE 張三張三 RWE其他其他 NONE 提高磁盤提高磁盤I/O速度的技術(shù)速度的技術(shù)一、

28、磁盤高速緩存（一、磁盤高速緩存（Disk Cache)Cache Memory) 其置換算法類似請(qǐng)求調(diào)頁存儲(chǔ)管理中的頁面置換算法其置換算法類似請(qǐng)求調(diào)頁存儲(chǔ)管理中的頁面置換算法（LRU、NRU、LFU等）。等）。 提高磁盤提高磁盤I/O速度的技術(shù)速度的技術(shù)最近最少使用置換算法（最近最少使用置換算法（LRULRU置換算法）置換算法）置換在最近一段時(shí)間內(nèi)最久沒有被訪問過的扇區(qū)。置換在最近一段時(shí)間內(nèi)最久沒有被訪問過的扇區(qū)。最小訪問頻度置換算法（最小訪問頻度置換算法（LFULFU置換算法）置換算法）置換被引用次數(shù)最少的扇區(qū)。置換被引用次數(shù)最少的扇區(qū)。 其置換算法類似請(qǐng)求調(diào)頁存儲(chǔ)管理中的頁面置換算法，如：

29、其置換算法類似請(qǐng)求調(diào)頁存儲(chǔ)管理中的頁面置換算法，如：二、二、提前讀（提前讀（Read Ahead)Read Ahead)與延后寫（與延后寫（Write PostponingWrite Postponing） 用戶進(jìn)程從用戶進(jìn)程從 I/OI/O緩沖區(qū)中取走前一個(gè)數(shù)據(jù)后立即發(fā)出對(duì)下一緩沖區(qū)中取走前一個(gè)數(shù)據(jù)后立即發(fā)出對(duì)下一個(gè)數(shù)據(jù)的輸入請(qǐng)求；即用戶進(jìn)程加工前一個(gè)數(shù)據(jù)的工作與個(gè)數(shù)據(jù)的輸入請(qǐng)求；即用戶進(jìn)程加工前一個(gè)數(shù)據(jù)的工作與OSOS輸輸入下一個(gè)數(shù)據(jù)的工作可以同時(shí)進(jìn)行。通常把這種入下一個(gè)數(shù)據(jù)的工作可以同時(shí)進(jìn)行。通常把這種I/OI/O緩沖技術(shù)緩沖技術(shù)稱為稱為提前讀提前讀技術(shù)。技術(shù)。用戶進(jìn)程請(qǐng)求輸出數(shù)據(jù)時(shí)，用

30、戶進(jìn)程請(qǐng)求輸出數(shù)據(jù)時(shí)，OSOS將很快把請(qǐng)求輸出的數(shù)據(jù)從用將很快把請(qǐng)求輸出的數(shù)據(jù)從用戶進(jìn)程的工作區(qū)中取走并將其暫時(shí)存放在戶進(jìn)程的工作區(qū)中取走并將其暫時(shí)存放在I/OI/O緩沖區(qū)中，等待緩沖區(qū)中，等待輸出；即用戶進(jìn)程生成下一個(gè)輸出數(shù)據(jù)的工作與輸出；即用戶進(jìn)程生成下一個(gè)輸出數(shù)據(jù)的工作與OSOS輸出前一個(gè)輸出前一個(gè)輸出數(shù)據(jù)的工作可以同時(shí)進(jìn)行。這種輸出數(shù)據(jù)的工作可以同時(shí)進(jìn)行。這種I/OI/O緩沖技術(shù)稱為緩沖技術(shù)稱為延后寫延后寫技術(shù)。技術(shù)。 一、一、 RAID由由兩部分構(gòu)成兩部分構(gòu)成：一組可以并行工作的磁盤所構(gòu)成的：一組可以并行工作的磁盤所構(gòu)成的磁盤陣列磁盤陣列；及在磁盤子系統(tǒng)中或者在主機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行的及在磁

31、盤子系統(tǒng)中或者在主機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行的磁盤陣列管理軟件磁盤陣列管理軟件。磁盤陣列管理軟件把邏輯上連續(xù)的一組數(shù)據(jù)交叉分布存儲(chǔ)在磁盤陣磁盤陣列管理軟件把邏輯上連續(xù)的一組數(shù)據(jù)交叉分布存儲(chǔ)在磁盤陣列中的各個(gè)磁盤上。列中的各個(gè)磁盤上。因此磁盤陣列管理軟件可以因此磁盤陣列管理軟件可以并行處理并行處理對(duì)一組數(shù)對(duì)一組數(shù)據(jù)中的單個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)存取請(qǐng)求。據(jù)中的單個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)存取請(qǐng)求。磁盤陣列管理軟件在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的同時(shí)還將存儲(chǔ)相關(guān)的校驗(yàn)信息。磁盤陣列管理軟件在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的同時(shí)還將存儲(chǔ)相關(guān)的校驗(yàn)信息。因因此當(dāng)磁盤陣列中的某個(gè)磁盤發(fā)生故障時(shí)，磁盤陣列管理軟件可以此當(dāng)磁盤陣列中的某個(gè)磁盤發(fā)生故障時(shí)，磁盤陣列管理軟件可以恢恢復(fù)復(fù)存儲(chǔ)在

32、該磁盤上的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)在該磁盤上的數(shù)據(jù)。由于磁盤陣列被磁盤陣列管理軟件所屏蔽，因此操作系統(tǒng)其它成份由于磁盤陣列被磁盤陣列管理軟件所屏蔽，因此操作系統(tǒng)其它成份并不知道系統(tǒng)中存在磁盤陣列；在它們看來，系統(tǒng)中存在一個(gè)大容并不知道系統(tǒng)中存在磁盤陣列；在它們看來，系統(tǒng)中存在一個(gè)大容量的邏輯磁盤。量的邏輯磁盤。 效率高效率高 系統(tǒng)可以并行存取存儲(chǔ)在系統(tǒng)可以并行存取存儲(chǔ)在RAIDRAID中的數(shù)據(jù)。中的數(shù)據(jù)。 可靠性高可靠性高 系統(tǒng)可以恢復(fù)存儲(chǔ)在故障磁盤中的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可以恢復(fù)存儲(chǔ)在故障磁盤中的數(shù)據(jù)。 性價(jià)比高性價(jià)比高 磁盤陣列可以用廉價(jià)磁盤組成。磁盤陣列可以用廉價(jià)磁盤組成。二、二、RAID的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn) 三、三、

33、RAID的分級(jí)的分級(jí)1、 RAID 0級(jí)級(jí) 行交叉存取。無校驗(yàn)功能，不可靠。行交叉存取。無校驗(yàn)功能，不可靠。2、 RAID1級(jí)級(jí) 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鏡像存儲(chǔ)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鏡像存儲(chǔ), ,成本較高。成本較高。 3、 RAID2級(jí)級(jí) 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行HammingHamming編碼；編碼；HammingHamming編碼信息存編碼信息存放在專用的磁盤上放在專用的磁盤上。具有較好的數(shù)據(jù)傳輸性能，但。具有較好的數(shù)據(jù)傳輸性能，但I(xiàn)/OI/O請(qǐng)求響應(yīng)請(qǐng)求響應(yīng)能力較差。能力較差。4 4、RAID3級(jí)級(jí) 具有并行傳輸數(shù)據(jù)的功能，具有并行傳輸數(shù)據(jù)的功能，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)信息存放在專用的磁盤上信息存放在

34、專用的磁盤上。5 5、RAID4級(jí)級(jí) 將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)信息；存放在專用的磁將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)信息；存放在專用的磁盤上。盤上。6、 RAID5級(jí)級(jí) 具有獨(dú)立傳送功能，各個(gè)驅(qū)動(dòng)器具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)具有獨(dú)立傳送功能，各個(gè)驅(qū)動(dòng)器具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)通路，通路，奇偶校驗(yàn)信息分布存儲(chǔ)在各個(gè)磁盤上。奇偶校驗(yàn)信息分布存儲(chǔ)在各個(gè)磁盤上。 獨(dú)立磁盤冗余陣列獨(dú)立磁盤冗余陣列Strip0Strip0Strip4Strip4Strip8Strip8Strip12Strip12Strip1Strip1Strip5Strip5Strip9Strip9Strip13Strip13Strip10Strip10Strip3Strip

35、3Strip7Strip7Strip15Strip15Strip10Strip10Strip11Strip11Strip2Strip2Strip6Strip6Strip14Strip14Strip10Strip10RAID Level 0RAID Level 0 RAID level 0RAID level 0Strip0Strip0Strip4Strip4Strip8Strip8Strip12Strip12Strip1Strip1Strip5Strip5Strip9Strip9Strip13Strip13Strip10Strip10Strip3Strip3Strip7Strip7Strip1

36、5Strip15Strip10Strip10Strip11Strip11Strip2Strip2Strip6Strip6Strip14Strip14Strip10Strip10Data mapping for a Data mapping for a RAID Level0 ArrayRAID Level0 ArrayStrip0Strip0Strip1Strip1Strip2Strip2Strip3Strip3Strip4Strip4Strip5Strip5Strip6Strip6Strip7Strip7Strip8Strip8. . . .ArrayArrayManagementManagementsoftwaresoftware RAID Level 1 (Mirrored)RAID Level 1 (Mirrored)Strip0Strip0Strip4Strip4Strip8Strip8Strip12Strip12Strip1Strip1Strip5Strip5Strip9Strip9Strip