操作系統(tǒng)第6章文件管理(4).

1、Operating SystemOperating SystemPage 12022-6-21Operating SystemOperating SystemPage 22022-6-21q文件和文件系統(tǒng)文件和文件系統(tǒng)q文件的邏輯結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu)q外存分配方式外存分配方式q目錄管理目錄管理q文件存儲(chǔ)空間的管理文件存儲(chǔ)空間的管理q文件共享與文件保護(hù)文件共享與文件保護(hù)q數(shù)據(jù)一致性控制數(shù)據(jù)一致性控制Operating SystemOperating SystemPage 32022-6-21q實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)“按名存取按名存取”v文件系統(tǒng)最基本的功能文件系統(tǒng)最基本的功能q提高對(duì)目錄的檢索速度提高對(duì)目錄的檢

2、索速度v加快目錄檢索速度，從而提高文件存取速度加快目錄檢索速度，從而提高文件存取速度q文件共享文件共享v一份文件副本供不同用戶使用一份文件副本供不同用戶使用q允許文件重名允許文件重名v允許不同用戶對(duì)不同文件取相同的名字允許不同用戶對(duì)不同文件取相同的名字Operating SystemOperating SystemPage 42022-6-21q文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)q目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)q目錄查詢技術(shù)目錄查詢技術(shù)Operating SystemOperating SystemPage 52022-6-21q文件控制塊（文件控制塊（FCB）v是用于描述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是用于描

3、述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)v文件管理程序可借助文件管理程序可借助FCB中的信息對(duì)文件施中的信息對(duì)文件施以各種操作以各種操作v文件控制塊的有序集合文件控制塊的有序集合稱為稱為文件目錄文件目錄，即一，即一個(gè)文件控制塊就是一個(gè)文件目錄項(xiàng)個(gè)文件控制塊就是一個(gè)文件目錄項(xiàng)v通常，一個(gè)文件目錄本身也被看作是一個(gè)文通常，一個(gè)文件目錄本身也被看作是一個(gè)文件，件， 稱為稱為目錄文件目錄文件Operating SystemOperating SystemPage 62022-6-21q文件控制塊中的信息文件控制塊中的信息v基本信息類基本信息類文件名文件名文件的物理位置文件的物理位置 文件的邏輯結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu) 文件的

4、物理結(jié)構(gòu)文件的物理結(jié)構(gòu) v文件控制信息類文件控制信息類文件擁有者權(quán)限文件擁有者權(quán)限核準(zhǔn)用戶權(quán)限核準(zhǔn)用戶權(quán)限一般用戶權(quán)限一般用戶權(quán)限v使用信息類使用信息類文件建立日期文件建立日期文件修改日期文件修改日期Operating SystemOperating SystemPage 72022-6-21MS-DOS的文件控制塊的文件控制塊 文文件件名名擴(kuò)擴(kuò)展展名名屬屬性性備備用用時(shí)時(shí)間間日日期期第第一一塊塊號(hào)號(hào)盤盤塊塊數(shù)數(shù)1.文件控制塊文件控制塊 (FCB) 包含的信息：包含的信息：圖圖6-14示出了示出了MS-DOS中的文件控制塊，其中含有文件名、中的文件控制塊，其中含有文件名、文件所在的第一個(gè)盤塊號(hào)

5、、文件屬性、文件建立日期和時(shí)間文件所在的第一個(gè)盤塊號(hào)、文件屬性、文件建立日期和時(shí)間及文件長度等。及文件長度等。FCB的長度為的長度為32個(gè)字節(jié)，對(duì)個(gè)字節(jié)，對(duì)360KB的軟盤，的軟盤，總共可包含總共可包含112個(gè)個(gè)FCB，共占，共占4KB的存儲(chǔ)空間。的存儲(chǔ)空間。Operating SystemOperating SystemPage 82022-6-21q索引結(jié)點(diǎn)索引結(jié)點(diǎn)v索引結(jié)點(diǎn)的引入索引結(jié)點(diǎn)的引入文件目錄通常放在磁盤上，當(dāng)文件很多時(shí)，文件目錄通常放在磁盤上，當(dāng)文件很多時(shí)，占用大量磁盤空間占用大量磁盤空間檢索文件過程中，只需使用文件名，而不檢索文件過程中，只需使用文件名，而不用其他信息用其他信

6、息v將文件描述信息單獨(dú)形成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱將文件描述信息單獨(dú)形成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為為索引結(jié)點(diǎn)索引結(jié)點(diǎn)，也稱為，也稱為i結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)v在文件目錄中的每個(gè)目錄項(xiàng)，僅包含在文件目錄中的每個(gè)目錄項(xiàng)，僅包含文件名文件名和和指向索引結(jié)點(diǎn)的指針指向索引結(jié)點(diǎn)的指針v引入索引結(jié)點(diǎn)后，使文件的目錄項(xiàng)更小，占引入索引結(jié)點(diǎn)后，使文件的目錄項(xiàng)更小，占用磁盤空間少，檢索速度加快用磁盤空間少，檢索速度加快Operating SystemOperating SystemPage 92022-6-21UNIX的文件目錄的文件目錄 文件名文件名索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)文件名文件名1文件名文件名214B2BOperating Syst

7、emOperating SystemPage 102022-6-21q若每個(gè)若每個(gè)FCB為為64B，盤塊大小為，盤塊大小為1KB，則每盤塊，則每盤塊可存放可存放16個(gè)個(gè)FCB，若某文件系統(tǒng)有，若某文件系統(tǒng)有640個(gè)個(gè)FCB，需占用需占用40個(gè)盤塊個(gè)盤塊q若按前述方法只存文件名和索引節(jié)點(diǎn)號(hào)，每個(gè)目若按前述方法只存文件名和索引節(jié)點(diǎn)號(hào)，每個(gè)目目錄項(xiàng)占目錄項(xiàng)占16B，每盤塊可存，每盤塊可存64個(gè)目錄項(xiàng)，個(gè)目錄項(xiàng)，640個(gè)個(gè)FCB只占只占10個(gè)盤塊，查找目錄時(shí)間大大縮短個(gè)盤塊，查找目錄時(shí)間大大縮短Operating SystemOperating SystemPage 112022-6-21q磁盤索引結(jié)

8、點(diǎn)：存放在磁盤磁盤索引結(jié)點(diǎn)：存放在磁盤 v文件主標(biāo)識(shí)符文件主標(biāo)識(shí)符 v文件類型文件類型 v文件存取權(quán)限文件存取權(quán)限 v文件物理地址文件物理地址 ：13個(gè)地址項(xiàng)個(gè)地址項(xiàng)v文件長度文件長度 v文件連接計(jì)數(shù)：共享文件連接計(jì)數(shù)：共享 v文件存取時(shí)間文件存取時(shí)間 Operating SystemOperating SystemPage 122022-6-212) 磁盤索引結(jié)點(diǎn)磁盤索引結(jié)點(diǎn) 每個(gè)文件有惟一的磁盤索引結(jié)點(diǎn)，它主要包括以下內(nèi)容：每個(gè)文件有惟一的磁盤索引結(jié)點(diǎn)，它主要包括以下內(nèi)容：擁有該文件的個(gè)人或小組的標(biāo)識(shí)符。擁有該文件的個(gè)人或小組的標(biāo)識(shí)符。：包括正規(guī)文件、目錄文件、或特別文件。包括正規(guī)文件、目

9、錄文件、或特別文件。：指個(gè)類用戶對(duì)文件的存取權(quán)限。指個(gè)類用戶對(duì)文件的存取權(quán)限。：每個(gè)索引結(jié)點(diǎn)中含有每個(gè)索引結(jié)點(diǎn)中含有13個(gè)地址項(xiàng)。個(gè)地址項(xiàng)。：指以字節(jié)為單位的文件長度。指以字節(jié)為單位的文件長度。：表明在本文件系統(tǒng)中，所有指向該文件名表明在本文件系統(tǒng)中，所有指向該文件名的指針計(jì)數(shù)。的指針計(jì)數(shù)。：指出本文件最近被進(jìn)程存取的時(shí)間，最近指出本文件最近被進(jìn)程存取的時(shí)間，最近被修改的時(shí)間及索引結(jié)點(diǎn)最近被修改的時(shí)間。被修改的時(shí)間及索引結(jié)點(diǎn)最近被修改的時(shí)間。Operating SystemOperating SystemPage 132022-6-21q內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)：存放在內(nèi)存內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)：存放在內(nèi)存 v索引

10、結(jié)點(diǎn)編號(hào)索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)v狀態(tài)：指示狀態(tài)：指示i結(jié)點(diǎn)是否上鎖或被修改結(jié)點(diǎn)是否上鎖或被修改v訪問計(jì)數(shù)：進(jìn)程訪問此訪問計(jì)數(shù)：進(jìn)程訪問此i結(jié)點(diǎn)數(shù)結(jié)點(diǎn)數(shù)v文件所屬文件系統(tǒng)的邏輯設(shè)備號(hào)文件所屬文件系統(tǒng)的邏輯設(shè)備號(hào)v鏈接指針：設(shè)置有分別指向空閑鏈表和散列隊(duì)鏈接指針：設(shè)置有分別指向空閑鏈表和散列隊(duì)列的指針列的指針Operating SystemOperating SystemPage 142022-6-21 3) 內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn) 存放在內(nèi)存中的索引結(jié)點(diǎn)，當(dāng)文件被打開時(shí)，要將磁盤存放在內(nèi)存中的索引結(jié)點(diǎn)，當(dāng)文件被打開時(shí)，要將磁盤索引結(jié)點(diǎn)拷貝到內(nèi)存的索引結(jié)點(diǎn)中，便于以后使用。在內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)拷貝到內(nèi)存的索引結(jié)

11、點(diǎn)中，便于以后使用。在內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)中，增加了以下內(nèi)容：索引結(jié)點(diǎn)中，增加了以下內(nèi)容：(1) 。 用于標(biāo)識(shí)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)。用于標(biāo)識(shí)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)。(2) 。 指示指示i結(jié)點(diǎn)是否上鎖或被修改。結(jié)點(diǎn)是否上鎖或被修改。(3) 。 每當(dāng)有一進(jìn)程要訪問此每當(dāng)有一進(jìn)程要訪問此i結(jié)點(diǎn)時(shí)，結(jié)點(diǎn)時(shí)， 將該訪問計(jì)將該訪問計(jì)數(shù)加數(shù)加1， 訪問完再減訪問完再減1。(4) 。(5) 。 設(shè)置有分別指向空閑鏈表和散列隊(duì)列的指針。設(shè)置有分別指向空閑鏈表和散列隊(duì)列的指針。 Operating SystemOperating SystemPage 152022-6-21q文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)q目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)q目錄

12、查詢技術(shù)目錄查詢技術(shù)Operating SystemOperating SystemPage 162022-6-21q單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)v整個(gè)系統(tǒng)只建立一張目錄表，每個(gè)文件占一個(gè)目錄項(xiàng)整個(gè)系統(tǒng)只建立一張目錄表，每個(gè)文件占一個(gè)目錄項(xiàng)文件名文件名物理地址物理地址文件說明文件說明狀態(tài)位狀態(tài)位文件名文件名1文件名文件名2單級(jí)目錄單級(jí)目錄 Operating SystemOperating SystemPage 172022-6-21Operating SystemOperating SystemPage 182022-6-21q單級(jí)目錄優(yōu)點(diǎn)單級(jí)目錄優(yōu)點(diǎn)v簡單簡單v能實(shí)現(xiàn)按名存取能實(shí)現(xiàn)按名存取q單

13、級(jí)目錄缺點(diǎn)單級(jí)目錄缺點(diǎn)v查找速度慢查找速度慢 v不允許重名不允許重名 v不便于實(shí)現(xiàn)文件共享不便于實(shí)現(xiàn)文件共享q單級(jí)目錄只實(shí)現(xiàn)了目錄管理的第一項(xiàng)功能，即單級(jí)目錄只實(shí)現(xiàn)了目錄管理的第一項(xiàng)功能，即 “按名存取按名存取”O(jiān)perating SystemOperating SystemPage 192022-6-21q兩級(jí)目錄兩級(jí)目錄v為每個(gè)用戶建立一個(gè)單獨(dú)的用戶文件目錄為每個(gè)用戶建立一個(gè)單獨(dú)的用戶文件目錄UFD(User File Directory)，由用戶所有文，由用戶所有文件的件的FCB組成組成v在系統(tǒng)中建立在系統(tǒng)中建立主文件目錄主文件目錄MFD（Master File Directory），每

14、個(gè)用戶，每個(gè)用戶目錄文件目錄文件在主在主文件目錄中占一個(gè)目錄項(xiàng)文件目錄中占一個(gè)目錄項(xiàng)Operating SystemOperating SystemPage 202022-6-21用戶名用戶名WangZhangGao指向子目錄指針指向子目錄指針Wang用戶目錄用戶目錄AlphaTestAlphaTestReportTestZhang用戶目錄用戶目錄ReportTestGao用戶目錄用戶目錄BetaDeviceMisxBetaDeviceMisxOperating SystemOperating SystemPage 212022-6-21q兩級(jí)目錄的優(yōu)點(diǎn)兩級(jí)目錄的優(yōu)點(diǎn)v提高了檢索目錄的速度提高

15、了檢索目錄的速度 v在不同的用戶目錄中，在不同的用戶目錄中， 可以使用相同的文件名可以使用相同的文件名v不同用戶還可使用不同的文件名來訪問系統(tǒng)中不同用戶還可使用不同的文件名來訪問系統(tǒng)中的同一個(gè)共享文件的同一個(gè)共享文件 Operating SystemOperating SystemPage 222022-6-21q目錄文件：由文件的目錄項(xiàng)組成的文件目錄文件：由文件的目錄項(xiàng)組成的文件q多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)v多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)又稱為樹形目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)又稱為樹形目錄結(jié)構(gòu)v主目錄稱為主目錄稱為根目錄根目錄，數(shù)據(jù)文件稱為，數(shù)據(jù)文件稱為樹葉樹葉，其他目，其他目錄作為樹的結(jié)點(diǎn)錄作為樹的結(jié)點(diǎn)v為提高文件系

16、統(tǒng)的靈活性，允許一個(gè)目錄文件中為提高文件系統(tǒng)的靈活性，允許一個(gè)目錄文件中的目錄項(xiàng)既作為目錄文件的的目錄項(xiàng)既作為目錄文件的FCB，又是數(shù)據(jù)文件，又是數(shù)據(jù)文件的的FCBq根據(jù)這個(gè)遞歸定義就形成了一個(gè)倒立的樹的結(jié)構(gòu)。對(duì)根據(jù)這個(gè)遞歸定義就形成了一個(gè)倒立的樹的結(jié)構(gòu)。對(duì)于一棵樹，它有一個(gè)樹根（只有一個(gè)，根目錄），在于一棵樹，它有一個(gè)樹根（只有一個(gè)，根目錄），在樹根上可以長樹葉（一般文件），也可以長樹枝（子樹根上可以長樹葉（一般文件），也可以長樹枝（子目錄文件）；對(duì)于每個(gè)樹技又可以長樹枝，也可以長目錄文件）；對(duì)于每個(gè)樹技又可以長樹枝，也可以長樹葉樹葉Operating SystemOperating Sys

17、temPage 232022-6-21ABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a89Operating SystemOperating SystemPage 242022-6-21Operating SystemOperating SystemPage 252022-6-21q路徑名路徑名v在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，在樹形目錄結(jié)構(gòu)中， 從根目錄從根目錄到任何數(shù)據(jù)文到任何數(shù)據(jù)文件，件， 都只有一條惟一的通路。都只有一條惟一的通路。 在該路徑上在該路徑上從樹的根從樹的根(即主目錄即主目錄)開始，開始， 把全部目錄文件把全部目錄文件名與數(shù)據(jù)

18、文件名，依次地用名與數(shù)據(jù)文件名，依次地用“/”（或（或“”）連接起來，連接起來， 即構(gòu)成該數(shù)據(jù)文件的即構(gòu)成該數(shù)據(jù)文件的路徑名路徑名(path name)v系統(tǒng)中的每一個(gè)文件都有惟一的路徑名系統(tǒng)中的每一個(gè)文件都有惟一的路徑名DOS WINDOWSDOS WINDOWS系統(tǒng)中文件路徑名系統(tǒng)中文件路徑名 ART BIUI D BPART BIUI D BPUNIXUNIX系統(tǒng)中文件路徑名系統(tǒng)中文件路徑名/A/R/T /B/IU/I /D /B/A/R/T /B/IU/I /D /B/P /P Operating SystemOperating SystemPage 262022-6-21Operat

19、ing SystemOperating SystemPage 272022-6-21 (2) 路徑名。路徑名。 在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，從根目錄到任何數(shù)據(jù)文件，都只在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，從根目錄到任何數(shù)據(jù)文件，都只有一條惟一的通路。在該路徑上從樹的根有一條惟一的通路。在該路徑上從樹的根(即主目錄即主目錄)開始，開始，把全部目錄文件名與數(shù)據(jù)文件名，依次地用把全部目錄文件名與數(shù)據(jù)文件名，依次地用“/”連接起來，連接起來，即構(gòu)成該數(shù)據(jù)文件的即構(gòu)成該數(shù)據(jù)文件的(path name)。系統(tǒng)中的每一個(gè)。系統(tǒng)中的每一個(gè)文件都有惟一的路徑名。文件都有惟一的路徑名。 例如，在圖例如，在圖 6-18 中用戶中用戶B為訪問文

20、件為訪問文件J，應(yīng)使用其路，應(yīng)使用其路徑名徑名/B/F/J來訪問。來訪問。 ABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a89Operating SystemOperating SystemPage 282022-6-21q當(dāng)前目錄當(dāng)前目錄v為每個(gè)進(jìn)程設(shè)置一個(gè)為每個(gè)進(jìn)程設(shè)置一個(gè)“當(dāng)前目錄當(dāng)前目錄”，又稱為，又稱為“工作目錄工作目錄”。進(jìn)程對(duì)各文件的訪問都相對(duì)。進(jìn)程對(duì)各文件的訪問都相對(duì)于于“當(dāng)前目錄當(dāng)前目錄”而進(jìn)行而進(jìn)行v把從當(dāng)前目錄開始直到數(shù)據(jù)文件為止所構(gòu)成把從當(dāng)前目錄開始直到數(shù)據(jù)文件為止所構(gòu)成的路徑名，稱為的路徑名，稱為相對(duì)路徑

21、名相對(duì)路徑名(relative path name)v把從樹根開始的路徑名稱為把從樹根開始的路徑名稱為絕對(duì)路徑名絕對(duì)路徑名(absolute path name)Operating SystemOperating SystemPage 292022-6-21 (3) 當(dāng)前目錄當(dāng)前目錄(Current Directory)。 當(dāng)一個(gè)文件系統(tǒng)含有許多級(jí)時(shí)，每訪問一個(gè)文件，都要當(dāng)一個(gè)文件系統(tǒng)含有許多級(jí)時(shí)，每訪問一個(gè)文件，都要使用從樹根開始直到樹葉使用從樹根開始直到樹葉(數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)文件)為止的、包括各中間結(jié)為止的、包括各中間結(jié)點(diǎn)點(diǎn)(目錄目錄)名的全路徑名。同時(shí)由于一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)所訪問的名的全路徑名。

22、同時(shí)由于一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)所訪問的文件，大多僅局限于某個(gè)范圍，因而非常不便。文件，大多僅局限于某個(gè)范圍，因而非常不便?；谶@一點(diǎn)，基于這一點(diǎn)，可為每個(gè)進(jìn)程設(shè)置一個(gè)可為每個(gè)進(jìn)程設(shè)置一個(gè)“”，又稱為，又稱為“”。進(jìn)程對(duì)各文件的訪問都相對(duì)于進(jìn)程對(duì)各文件的訪問都相對(duì)于“當(dāng)前目錄當(dāng)前目錄”而進(jìn)行。而進(jìn)行。此時(shí)各此時(shí)各文件所使用的路徑名，只需從當(dāng)前目錄開始，逐級(jí)經(jīng)過中間文件所使用的路徑名，只需從當(dāng)前目錄開始，逐級(jí)經(jīng)過中間的目錄文件，最后到達(dá)要訪問的數(shù)據(jù)文件。把這一路徑上的的目錄文件，最后到達(dá)要訪問的數(shù)據(jù)文件。把這一路徑上的全部目錄文件名與數(shù)據(jù)文件名用全部目錄文件名與數(shù)據(jù)文件名用“/”連接形成路徑名。連接形成路

23、徑名。 如用戶如用戶B的當(dāng)前目錄是的當(dāng)前目錄是F，則此時(shí)文件，則此時(shí)文件J的相對(duì)路徑名僅的相對(duì)路徑名僅是是J本身。本身。這樣，把從當(dāng)前目錄開始直到數(shù)據(jù)文件為止所構(gòu)成這樣，把從當(dāng)前目錄開始直到數(shù)據(jù)文件為止所構(gòu)成的路徑名，稱為的路徑名，稱為(relative path name)；而把從樹；而把從樹根開始的路徑名稱為根開始的路徑名稱為(absolute path name)。 ABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a89Operating SystemOperating SystemPage 302022-6-21q增加和刪除目

24、錄增加和刪除目錄v不刪除非空目錄不刪除非空目錄當(dāng)目錄當(dāng)目錄(文件文件)不空時(shí)，不空時(shí)， 不能將其刪除，而不能將其刪除，而為了刪除一個(gè)非空目錄，必須先刪除目錄為了刪除一個(gè)非空目錄，必須先刪除目錄中的所有文件，使之先成為空目錄，中的所有文件，使之先成為空目錄， 后再后再予以刪除予以刪除v可刪除非空目錄可刪除非空目錄當(dāng)要?jiǎng)h除一目錄時(shí)，如果在該目錄中還包當(dāng)要?jiǎng)h除一目錄時(shí)，如果在該目錄中還包含有文件，則目錄中的所有文件和子目錄含有文件，則目錄中的所有文件和子目錄也同時(shí)被刪除也同時(shí)被刪除Operating SystemOperating SystemPage 312022-6-21q文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)文件控制塊和索引結(jié)點(diǎn)q目錄結(jié)構(gòu)目錄