操作系統(tǒng)原理課件

操作系統(tǒng)原理武漢大學(xué)國(guó)際軟件學(xué)院

楊敏

操作系統(tǒng)原理武漢大學(xué)國(guó)際軟件學(xué)院

楊敏

1第10章文件管理10.1文件系統(tǒng)的概念10.2文件結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)設(shè)備10.3文件存儲(chǔ)空間的分配及管理10.4文件目錄管理10.5文件共享及管理的安全性10.6文件使用第10章文件管理10.1文件系統(tǒng)的概念210.4文件目錄管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的文件種類繁多，數(shù)量龐大，為了有效地管理這些文件，讓用戶方便地查找所需的文件，應(yīng)對(duì)它們加以適當(dāng)?shù)慕M織。文件的組織可以通過(guò)目錄來(lái)實(shí)現(xiàn)。10.4文件目錄管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的文件種類繁多，數(shù)量龐大，31.文件目錄從文件管理的角度看，文件由文件說(shuō)明和文件體兩部分組成。文件體即文件本身，文件說(shuō)明是保存文件屬性信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，又稱為文件控制塊FCB(FileControlBlock)。文件控制塊是文件存在的標(biāo)志。1.文件目錄從文件管理的角度看，文件由文件說(shuō)明和文件體兩部4文件控制塊的內(nèi)容文件控制塊包含的具體內(nèi)容因操作系統(tǒng)而異，但至少應(yīng)包括以下信息：文件名：標(biāo)識(shí)一個(gè)文件的符號(hào)名。文件類型：如文本文件。文件結(jié)構(gòu)：說(shuō)明文件的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。文件的物理位置：指示文件在外存上的存儲(chǔ)位置。包括設(shè)備名、存儲(chǔ)地址及文件長(zhǎng)度等。存取控制信息：指示文件的存取權(quán)限。管理信息：包括文件建立的日期及時(shí)間、上次存取日期及時(shí)間、當(dāng)前文件使用狀態(tài)信息。文件控制塊的內(nèi)容文件控制塊包含的具體內(nèi)容因操作系統(tǒng)而異，但至5例：DOS的文件控制塊FCB的長(zhǎng)度為32字節(jié)。文件名及擴(kuò)展名占11字節(jié)；屬性占1字節(jié)，包括只讀、隱藏、系統(tǒng)、卷標(biāo)、子目錄及歸檔；上次訪問(wèn)時(shí)間占2個(gè)字節(jié)；上次訪問(wèn)日期占2個(gè)字節(jié)；文件起始簇號(hào)占2個(gè)字節(jié)；文件長(zhǎng)度占4個(gè)字節(jié)。文件名擴(kuò)展名文件屬性備用上次訪問(wèn)時(shí)間上次訪問(wèn)日期文件起始簇號(hào)文件長(zhǎng)度例：DOS的文件控制塊FCB的長(zhǎng)度為32字節(jié)。文件名擴(kuò)展名文6文件目錄及目錄文件文件目錄：把所有的FCB組織在一起，就構(gòu)成了文件目錄，即文件目錄是FCB的集合。目錄項(xiàng)：構(gòu)成文件目錄項(xiàng)目，即FCB是一個(gè)目錄項(xiàng)。目錄文件：為了實(shí)現(xiàn)對(duì)文件目錄的管理，通常將文件目錄以文件的形式保存在外存，這個(gè)文件就叫目錄文件。即文件的內(nèi)容為目錄信息的文件。文件目錄及目錄文件文件目錄：把所有的FCB組織在一起，就構(gòu)成7目錄具有的功能實(shí)現(xiàn)“按名存取”：用戶只需提供文件名就可以對(duì)文件進(jìn)行操作。這是目錄管理的最基本功能。提高檢索速度允許文件同名：不同目錄下的文件可以使用相同名字。允許文件共享目錄具有的功能實(shí)現(xiàn)“按名存取”：用戶只需提供文件名就可以對(duì)文8目錄結(jié)構(gòu)常用的文件目錄結(jié)構(gòu)有：?jiǎn)渭?jí)目錄結(jié)構(gòu)二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)常用的文件目錄結(jié)構(gòu)有：92.單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)又稱一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，整個(gè)文件系統(tǒng)只建立一張目錄表，每個(gè)文件占據(jù)其中的一個(gè)表目存放文件說(shuō)明信息。文件名物理地址文件其他屬性信息abcreportshang┆2.單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)又稱一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中10單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的操作建立新文件時(shí)，首先應(yīng)確定該文件名在目錄中是否惟一，若惟一則找出一個(gè)空表目，將新文件的相關(guān)信息填入其中。刪除文件時(shí)，先從目錄表中找到文件的目錄項(xiàng)，從中找到該文件的物理地址，對(duì)其占用空間進(jìn)行回收，然后再清除其所占用的目錄項(xiàng)。單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的操作建立新文件時(shí)，首先應(yīng)確定該文件名在目錄中是11單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)，管理簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)：但當(dāng)系統(tǒng)中文件數(shù)增多時(shí)，查找時(shí)間較長(zhǎng)，易發(fā)生重名問(wèn)題。單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：123.二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)為改變一級(jí)目錄文件目錄命名沖突，并提高對(duì)目錄文件檢索速度而提出。二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)將文件目錄分成：主文件目錄（MFD）：記錄用戶名及相應(yīng)用戶文件目錄所在的存儲(chǔ)位置。用戶文件目錄（UFD）：記錄該用戶文件的有關(guān)信息。3.二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)為改變一級(jí)目錄文件目錄命名沖突，并提高對(duì)目錄13二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)示意圖主目錄（MFD）Wang…Gao…┆Wang的文件目錄（UFD）Alpha…Beta…┆Gao的文件目錄（UFD）Test…Misx…Alpha…┆AlphaBetaTestMisxAlpha二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)示意圖主目錄（MFD）Wang…W14二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的操作當(dāng)用戶想建立文件時(shí)，如果是新用戶，則系統(tǒng)為其在主目錄中分配一個(gè)表目，并為其分配存放用戶文件目錄的存儲(chǔ)空間。同時(shí)在用戶文件目錄中為新文件分配一個(gè)表目，并在表目中填入有關(guān)信息。文件刪除時(shí)，只須在用戶文件目錄中刪除該文件的目錄項(xiàng)。如果刪除后該用戶目錄表為空，則表明該用戶已脫離了系統(tǒng)，從而可以將主文件目錄表中該用戶的對(duì)應(yīng)項(xiàng)刪除。二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的操作當(dāng)用戶想建立文件時(shí)，如果是新用戶，則系統(tǒng)為15二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：二級(jí)目錄可以解決文件重名問(wèn)題，并可獲得較高的查找速度；缺點(diǎn)：但二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)缺乏靈活性，特別是無(wú)法反映真實(shí)世界復(fù)雜的文件組織形式。二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：164.多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)是二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)層次關(guān)系的推廣，也稱為樹型目錄結(jié)構(gòu)。在多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)中，第一級(jí)目錄稱為根目錄（樹根），目錄樹中的非葉節(jié)點(diǎn)均為目錄文件（又稱子目錄），葉結(jié)點(diǎn)為文件。4.多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)是二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)層次關(guān)系的推廣，也17多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)示意圖ABC根目錄1ABD2FED3GA4AC567891011JN12IMK13AH1415162021171819多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)示意圖ABC根目錄1A18多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：層次結(jié)構(gòu)清晰，便于管理和保護(hù)；有利于文件分類；解決重名問(wèn)題；提高文件檢索速度；缺點(diǎn)：查找一個(gè)文件按路徑名逐層檢查，由于每個(gè)目錄文件都放在外存，多次訪盤影響速度多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：19文件路徑名路徑名：是一個(gè)字符串，該字符串由從根目錄出發(fā)到所找文件的通路上所有各級(jí)子目錄名和該文件名用分隔符連接起來(lái)構(gòu)成。從根目錄出發(fā)的路徑稱為絕對(duì)路徑。文件路徑名路徑名：是一個(gè)字符串，該字符串由從根目錄出發(fā)到所找20當(dāng)前目錄當(dāng)目錄層次較多時(shí)，每次從根目錄開(kāi)始查找文件很費(fèi)時(shí)間，為此引入了當(dāng)前目錄。由用戶在一定時(shí)間內(nèi)指定某個(gè)目錄為當(dāng)前目錄，或稱工作目錄。（當(dāng)前目錄對(duì)應(yīng)的目錄文件調(diào)入主存）進(jìn)程對(duì)各文件的訪問(wèn)相對(duì)于當(dāng)前目錄進(jìn)行，此時(shí)文件使用的路徑名為相對(duì)路徑，它由從當(dāng)前目錄出發(fā)到所找文件的通路上的所有目錄名與數(shù)據(jù)文件名用分隔符連接起來(lái)而形成。當(dāng)前目錄當(dāng)目錄層次較多時(shí)，每次從根目錄開(kāi)始查找文件很費(fèi)時(shí)間，21兩個(gè)特殊目錄有兩個(gè)特殊目錄：“..”：表示給定目錄的父目錄“.”：表示當(dāng)前目錄兩個(gè)特殊目錄有兩個(gè)特殊目錄：22第10章文件管理10.1文件系統(tǒng)的概念10.2文件結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)設(shè)備10.3文件存儲(chǔ)空間的分配及管理10.4文件目錄管理10.5文件共享及管理的安全性10.6文件使用第10章文件管理10.1文件系統(tǒng)的概念2310.5文件共享及管理的安全性1.文件共享早期的方法：繞道法、鏈接法、基本文件目錄表基于索引節(jié)點(diǎn)的共享方式利用符號(hào)鏈實(shí)現(xiàn)文件共享2.文件保護(hù)3.文件的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)10.5文件共享及管理的安全性1.文件共享241.文件共享文件共享：是指不同用戶可以共同使用某文件?；舅枷耄阂阅撤N方式使用戶或進(jìn)程取得共享文件在外存中的物理地址。1.文件共享文件共享：251）早期的文件共享方法早期實(shí)現(xiàn)文件共享的方法有三種：繞道法鏈接法基本文件目錄表1）早期的文件共享方法早期實(shí)現(xiàn)文件共享的方法有三種：26繞道法繞道法要求每個(gè)用戶在當(dāng)前目錄下工作，用戶對(duì)所有文件的訪問(wèn)都相對(duì)于當(dāng)前目錄進(jìn)行。用戶使用相對(duì)路徑訪問(wèn)文件。當(dāng)訪問(wèn)文件不在當(dāng)前目錄下時(shí)，用戶應(yīng)從當(dāng)前目錄出發(fā)向上返回到與所要共享文件所在路徑的交叉點(diǎn)，再順序向下訪問(wèn)到共享文件。因繞道法要繞彎路訪問(wèn)多級(jí)目錄，從而其搜索效率不高。繞道法繞道法要求每個(gè)用戶在當(dāng)前目錄下工作，用戶對(duì)所有文件的訪27鏈接法鏈接法將一個(gè)目錄中的鏈指針直接指向被共享文件所在的目錄。采用鏈接法實(shí)現(xiàn)文件共享時(shí)，應(yīng)在文件說(shuō)明中增加“連訪屬性”和“用戶計(jì)數(shù)”兩項(xiàng)。前者說(shuō)明文件物理地址是指向文件還是指向共享文件的目錄，后者說(shuō)明共享文件的用戶數(shù)目。若要?jiǎng)h除一個(gè)共享文件，必須判別是否有多個(gè)用戶共享該文件，若有則只做減1操作，否則才真正刪除此共享文件。鏈接法鏈接法將一個(gè)目錄中的鏈指針直接指向被共享文件所在的目錄28鏈接示意圖—虛線表示鏈接ABC根目錄1ABD2FED3GA4AC567891011JNK12IMK13AHF1415162021171819ba鏈接示意圖—虛線表示鏈接ABC根目錄1A29基本文件目錄表法基本文件目錄表法把所有文件目錄的內(nèi)容分成兩部分：基本文件目錄表（BFD）：由文件的屬性信息及內(nèi)部標(biāo)識(shí)符組成。符號(hào)文件目錄表（SFD）：由文件符號(hào)名和內(nèi)部標(biāo)識(shí)符組成?；疚募夸洷矸ɑ疚募夸洷矸ò阉形募夸浀膬?nèi)容分成兩部30特殊標(biāo)識(shí)符在文件系統(tǒng)中通常規(guī)定：0：基本文件目錄標(biāo)識(shí)1：空閑文件目錄標(biāo)識(shí)2：主目錄標(biāo)識(shí)符特殊標(biāo)識(shí)符在文件系統(tǒng)中通常規(guī)定：31基本文件目錄示意圖0123456789┆┆ID物理位置空閑文件目錄主目錄（MFD）符號(hào)名IDWang3Gao4Wang的SFD符號(hào)名IDSqrt5Beta6┆Gao的SFD符號(hào)名IDTest7Alpha6Right8Ol9┆SqrtWang的BetaGao的AlphaTestRightOl基本文件目錄基本文件目錄示意圖0ID物理位置空閑文件目錄主目錄（M32用基本文件目錄法實(shí)現(xiàn)文件共享用基本文件目錄法可以方便地實(shí)現(xiàn)文件共享。若要共享某個(gè)文件，只需在相應(yīng)的目錄文件中增加一個(gè)目錄項(xiàng)，在其中填上符號(hào)名及被共享文件的標(biāo)識(shí)符。如上圖中，用戶Wang和Gao共享標(biāo)識(shí)符為6的文件，對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，標(biāo)識(shí)符6指向同一個(gè)文件；而對(duì)Wang和Gao兩個(gè)用戶來(lái)說(shuō)，則對(duì)應(yīng)于不同的文件名Beta和Alpha。

用基本文件目錄法實(shí)現(xiàn)文件共享用基本文件目錄法可以方便地實(shí)現(xiàn)文332）基于索引節(jié)點(diǎn)的共享方式當(dāng)多個(gè)用戶需要共享文件時(shí)，可以將共享文件鏈接到多個(gè)用戶的目錄中，如右圖所示。圖中H的一個(gè)文件現(xiàn)在也出現(xiàn)在D的目錄下，D稱為該共享文件的一個(gè)鏈接。根目錄ABCDEIFH2）基于索引節(jié)點(diǎn)的共享方式當(dāng)多個(gè)用戶需要共享文件時(shí)，可以將共34文件共享中存在的問(wèn)題用鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享很方便，但也帶來(lái)一些問(wèn)題。如目錄中包含文件的物理地址，則在鏈接文件時(shí)要將文件的物理地址復(fù)制到D目錄中。但若隨后通過(guò)D或H往該文件中添加內(nèi)容，則新數(shù)據(jù)塊將只會(huì)出現(xiàn)在進(jìn)行添加操作的目錄中，這種改變對(duì)其他目錄而言是不可見(jiàn)的，因而新增加的這部分內(nèi)容不能被共享。文件共享中存在的問(wèn)題用鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享很方便，但也帶來(lái)一些問(wèn)35解決辦法為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以將文件說(shuō)明中的文件名和文件屬性信息分開(kāi)。索引節(jié)點(diǎn)：文件屬性信息構(gòu)成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，又稱i節(jié)點(diǎn)。采用這種實(shí)現(xiàn)方案，文件目錄項(xiàng)僅由文件名和索引節(jié)點(diǎn)號(hào)構(gòu)成。解決辦法為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以將文件說(shuō)明中的文件名和文件屬性36磁盤索引節(jié)點(diǎn)（P287）每個(gè)文件有一個(gè)惟一的磁盤索引節(jié)點(diǎn)，主要包含：文件主標(biāo)識(shí)：文件類型：正規(guī)、目錄、特別文件存取權(quán)限文件物理地址文件長(zhǎng)度文件鏈接計(jì)數(shù)：目錄樹中指向此文件的路徑數(shù)。文件存取時(shí)間磁盤索引節(jié)點(diǎn)（P287）每個(gè)文件有一個(gè)惟一的磁盤索引節(jié)點(diǎn)，主37內(nèi)存索引節(jié)點(diǎn)文件打開(kāi)時(shí)，要將磁盤索引節(jié)點(diǎn)拷貝到內(nèi)存。內(nèi)存索引節(jié)點(diǎn)除包含磁盤索引節(jié)點(diǎn)內(nèi)容外，還應(yīng)增加：索引節(jié)點(diǎn)號(hào)狀態(tài)：索引節(jié)點(diǎn)是否上鎖、修改訪問(wèn)計(jì)數(shù)：正在使用此文件的進(jìn)程數(shù)文件所屬文件系統(tǒng)的邏輯設(shè)備號(hào)鏈接指針：如空閑隊(duì)列、散列隊(duì)列內(nèi)存索引節(jié)點(diǎn)文件打開(kāi)時(shí)，要將磁盤索引節(jié)點(diǎn)拷貝到內(nèi)存。內(nèi)存索引38基于索引節(jié)點(diǎn)的共享示意圖此時(shí)，任何用戶對(duì)文件的修改都會(huì)反映在索引節(jié)點(diǎn)中，其他用戶可以通過(guò)索引節(jié)點(diǎn)存取文件。Wang用戶文件目錄┆Testw┆Lee用戶文件目錄┆Testl┆count＝2文件物理地址索引節(jié)點(diǎn)Test基于索引節(jié)點(diǎn)的共享示意圖此時(shí)，任何用戶對(duì)文件的修改都會(huì)反映在39索引節(jié)點(diǎn)中的鏈接計(jì)數(shù)在索引節(jié)點(diǎn)中有一個(gè)鏈接計(jì)數(shù)count字段，用于表示鏈接到本索引節(jié)點(diǎn)的目錄項(xiàng)的數(shù)目。當(dāng)count＝2時(shí)，表示有兩個(gè)目錄項(xiàng)鏈接到本文件上。索引節(jié)點(diǎn)中的鏈接計(jì)數(shù)在索引節(jié)點(diǎn)中有一個(gè)鏈接計(jì)數(shù)count字段40鏈接例--C創(chuàng)建一個(gè)新文件當(dāng)用戶C創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，他是該文件的所有者，此時(shí)count值為1。C的目錄owner＝Ccount＝1鏈接前鏈接例--C創(chuàng)建一個(gè)新文件當(dāng)用戶C創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，他是該文41鏈接例--B鏈接到C的文件當(dāng)用戶B希望共享此文件時(shí)，應(yīng)在用戶B的目錄中增加一個(gè)目錄項(xiàng)，并設(shè)置指針指向該文件的索引節(jié)點(diǎn)，此時(shí)文件的所有者仍然是C，但索引節(jié)點(diǎn)的鏈接計(jì)數(shù)應(yīng)加1（count＝2）。B的目錄C的目錄owner＝Ccount＝2建立鏈接后鏈接例--B鏈接到C的文件當(dāng)用戶B希望共享此文件時(shí)，應(yīng)在用42鏈接例--C刪除文件如果以后用戶C不再需要該文件，則系統(tǒng)只刪除C的目錄項(xiàng)，并將count減1。此時(shí)只有B擁有指向該文件的目錄項(xiàng)，而該文件的所有者仍然是C。如果系統(tǒng)進(jìn)行記賬，C將繼續(xù)為該文件付賬。當(dāng)B不再需要它，count為0，該文作被刪除。B的目錄owner＝Ccount＝1擁有者刪除文件后鏈接例--C刪除文件如果以后用戶C不再需要該文件，則系統(tǒng)只43硬鏈接基于索引節(jié)點(diǎn)的文件共享方式是通過(guò)在不同目錄項(xiàng)中設(shè)置相同索引節(jié)點(diǎn)號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種文件的鏈接方式稱為硬鏈接。硬鏈接的不足是無(wú)法跨越文件系統(tǒng)。Wang用戶文件目錄┆Testw6Lee用戶文件目錄┆Testl6

count＝2文件物理地址索引節(jié)點(diǎn)6Test硬鏈接基于索引節(jié)點(diǎn)的文件共享方式是通過(guò)在不同目錄項(xiàng)中設(shè)置相同443）利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享利用符號(hào)鏈接也可以實(shí)現(xiàn)文件共享。例如，B為了共享C的一個(gè)文件f，可以由系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)LINK類型的新文件b1，并把新文件b1添加到B的目錄中，以實(shí)現(xiàn)B的一個(gè)目錄b1與文件f的鏈接。新文件中只包含被鏈接文件f的路徑名，稱這種鏈接方式為符號(hào)鏈接。也稱為軟鏈接。

3）利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享利用符號(hào)鏈接也可以實(shí)現(xiàn)文件共享。45符號(hào)鏈接示意圖文件f的內(nèi)容是：abcde。文件b1的內(nèi)容是：/C/f。根目錄ABCB2C1A1fC2C3b1符號(hào)鏈接示意圖文件f的內(nèi)容是：abcde。根目錄ABCB2C46文件的訪問(wèn)當(dāng)用戶B要訪問(wèn)被鏈接的文件f時(shí)，操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)要讀的文件b1是LINK類型，則由操作系統(tǒng)根據(jù)文件b1中的路徑名去讀該文件，從而實(shí)現(xiàn)了用戶B對(duì)文件f的共享。文件的訪問(wèn)當(dāng)用戶B要訪問(wèn)被鏈接的文件f時(shí)，操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)要讀的47文件的刪除在利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享時(shí)，僅文件所有者擁有指向其索引節(jié)點(diǎn)的指針，共享該文件的用戶只有其路徑名，而沒(méi)有指向索引節(jié)點(diǎn)的指針。當(dāng)文件所有者刪除文件后，其他用戶若試圖通過(guò)符號(hào)鏈接訪問(wèn)該文件將導(dǎo)致失敗，因?yàn)橄到y(tǒng)找不到該文件，于是將符號(hào)鏈刪除。文件的刪除在利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享時(shí)，僅文件所有者擁有指向48符號(hào)鏈接的特點(diǎn)符號(hào)鏈接的不足是需要額外的開(kāi)銷（根據(jù)文件路徑名逐個(gè)分量進(jìn)行查找，需要多次訪問(wèn)磁盤）。另外，符號(hào)鏈接需要配置索引節(jié)點(diǎn)以及一個(gè)磁盤塊用于存儲(chǔ)路徑，這也要消耗一些磁盤空間。符號(hào)鏈接的優(yōu)點(diǎn)是只要提供一個(gè)機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)地址以及文件在該機(jī)器上的駐留路徑，就可以鏈接全球任何地方的機(jī)器上的文件。即可以跨越文件系統(tǒng)。符號(hào)鏈接的特點(diǎn)符號(hào)鏈接的不足是需要額外的開(kāi)銷（根據(jù)文件路徑名492.文件保護(hù)系統(tǒng)中的文件既存在保護(hù)問(wèn)題，又存在保密問(wèn)題。文件保護(hù)是指避免文件擁有者或其他用戶因有意或無(wú)意的錯(cuò)誤操作使文件受到破壞。文件保密是指文件本身不得被未授權(quán)的用戶訪問(wèn)。這兩個(gè)問(wèn)題都涉及用戶對(duì)文件的訪問(wèn)權(quán)限，即文件的存取控制。2.文件保護(hù)系統(tǒng)中的文件既存在保護(hù)問(wèn)題，又存在保密問(wèn)題。50存取控制文件系統(tǒng)存取控制部分應(yīng)做到：

a.對(duì)于擁有讀、寫或執(zhí)行權(quán)限的用戶，應(yīng)讓其對(duì)文件進(jìn)行相應(yīng)的操作；

b.對(duì)于沒(méi)有讀、寫或執(zhí)行權(quán)限的用戶，應(yīng)禁止他們對(duì)文件進(jìn)行相應(yīng)的操作；

c.應(yīng)防止一個(gè)用戶冒充其他用戶對(duì)文件進(jìn)行存取；

d.應(yīng)防止擁有存取權(quán)限的用戶誤用文件。下面介紹幾種常用的存取控制方法

存取控制文件系統(tǒng)存取控制部分應(yīng)做到：511）存取控制矩陣存取控制矩陣是一個(gè)二維矩陣，其中一維列出使用該文件系統(tǒng)的全部用戶；另一維列出存入系統(tǒng)中的全部文件。矩陣中的每一個(gè)元素用來(lái)表示某個(gè)用戶對(duì)某個(gè)文件的存取權(quán)限。存取權(quán)限可以為讀、寫、執(zhí)行以及它們的任意組合。

1）存取控制矩陣存取控制矩陣是一個(gè)二維矩陣，其中一維列出使用52存取控制矩陣?yán)脩粑募haoHuangCheng…SqrtREEETestRWEEAlphaRWRRBetaRRW…存取控制矩陣?yán)脩鬦haoHuangCheng53存取控制矩陣的特點(diǎn)當(dāng)用戶向文件系統(tǒng)提出存取請(qǐng)求時(shí)，由存取控制驗(yàn)證模塊利用這個(gè)存取控制矩陣將本次請(qǐng)求和該用戶對(duì)這個(gè)文件的存取權(quán)限進(jìn)行比較，如果不匹配就拒絕執(zhí)行。存取控制矩陣法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、清晰。缺點(diǎn)是不夠經(jīng)濟(jì)，即當(dāng)用戶和文件較多時(shí)，存取控制矩陣將變得非常龐大。故它沒(méi)有得到普遍應(yīng)用。存取控制矩陣的特點(diǎn)當(dāng)用戶向文件系統(tǒng)提出存取請(qǐng)求時(shí)，由存取控制542）存取控制表存取控制矩陣是一個(gè)稀疏矩陣，因而在實(shí)現(xiàn)時(shí)可以按行列進(jìn)行劃分。存取控制表以文件為單位，列出可使用該文件的用戶（組）以及存取權(quán)限。2）存取控制表存取控制矩陣是一個(gè)稀疏矩陣，因而在實(shí)現(xiàn)時(shí)可以55存取控制表例文件用戶ALPHA文件主R、W、EA組R、EB組E其他存取控制表例文件ALPHA文件主R、W、E563）用戶權(quán)限表用戶權(quán)限表：將一個(gè)用戶或用戶組所要存取的文件集中存放在一個(gè)表中，其中每個(gè)表項(xiàng)指明該用戶（組）對(duì)相應(yīng)文件的存取權(quán)限，這種表稱為用戶權(quán)限表。

用戶權(quán)限表以用戶（組）為單位，列出該用戶（組）可使用的文件以及對(duì)文件的存取權(quán)限。3）用戶權(quán)限表用戶權(quán)限表：將一個(gè)用戶或用戶組所要存取的文件集57用戶權(quán)限表例用戶文件A組SqrtR、ETestR、EAlphaRBetaR用戶權(quán)限表例用戶A組SqrtR、ETest584）口令口令是一種簡(jiǎn)單的文件保護(hù)方法。使用口令的方法是文件主為自己的每個(gè)文件規(guī)定一個(gè)口令，一方面進(jìn)行口令登記，另一方面把口令告訴允許訪問(wèn)該文件的用戶。當(dāng)用戶請(qǐng)求訪問(wèn)某文件時(shí)，首先要提供該文件的口令，經(jīng)證實(shí)后再進(jìn)行相應(yīng)的訪問(wèn)。4）口令口令是一種簡(jiǎn)單的文件保護(hù)方法。59口令方法的特點(diǎn)口令方法的特點(diǎn)：只需提供少量的保護(hù)信息，簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)。但其保密性不強(qiáng)，不易更改存取權(quán)限。這種方法常用于識(shí)別用戶。

口令方法的特點(diǎn)口令方法的特點(diǎn)：605）密碼密碼方法對(duì)需要保護(hù)的文件進(jìn)行加密。文件寫入時(shí)進(jìn)行編碼，讀出時(shí)進(jìn)行譯碼，要求發(fā)出存取請(qǐng)求的用戶提供一個(gè)代碼鍵。一種簡(jiǎn)單的編碼方式是利用代碼鍵作為生成一串隨機(jī)數(shù)的起始碼，編碼程序把這些隨機(jī)數(shù)加到被編碼文件的字節(jié)中去；譯碼時(shí)，用和編碼時(shí)相同的代碼鍵啟動(dòng)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，并從存入文件的各字節(jié)中依次減去所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)。5）密碼密碼方法對(duì)需要保護(hù)的文件進(jìn)行加密。61密碼方法的特點(diǎn)密碼技術(shù)具有保密性強(qiáng)、節(jié)省存儲(chǔ)空間的優(yōu)點(diǎn)，但編碼和譯碼要花費(fèi)一定的時(shí)間。密碼方法的特點(diǎn)密碼技術(shù)具有保密性強(qiáng)、節(jié)省存儲(chǔ)空間的優(yōu)點(diǎn)，623.文件的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)為了能在各種意外情況下減少或避免文件系統(tǒng)遭到破壞時(shí)的損失，常用的方法是定期轉(zhuǎn)儲(chǔ)。轉(zhuǎn)儲(chǔ)的方法有兩種：全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)3.文件的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)為了能在各種意外情況下減少或避免文件系統(tǒng)63全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)：定期將文件存儲(chǔ)器中的所有文件備份轉(zhuǎn)儲(chǔ)到某存儲(chǔ)介質(zhì)上，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障破壞了文件信息，便可以將最近一次轉(zhuǎn)儲(chǔ)的內(nèi)容復(fù)制到文件系統(tǒng)中去，使系統(tǒng)恢復(fù)到上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的狀態(tài)。全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)的不足：轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間應(yīng)停止對(duì)文件系統(tǒng)進(jìn)行其他操作，轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)。全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)：定期將文件存儲(chǔ)器中的所有文件備份轉(zhuǎn)儲(chǔ)到某存64增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)：將上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)以來(lái)修改過(guò)的文件和新增加的文件轉(zhuǎn)儲(chǔ)到某存儲(chǔ)介質(zhì)上。增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)能使系統(tǒng)遭到破壞后，恢復(fù)到數(shù)小時(shí)前文件系統(tǒng)的狀態(tài)，從而使得所造成的損失減到最小。在實(shí)際工作中，兩種方法要配合使用，根據(jù)實(shí)際情況，確定全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)的周期和增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)的時(shí)間間隔。增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)：將上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)以來(lái)修改過(guò)的文件和新增加的文件轉(zhuǎn)65文件系統(tǒng)的恢復(fù)過(guò)程一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，文件系統(tǒng)的恢復(fù)過(guò)程大致如下：從最近一次全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)中裝入全部系統(tǒng)文件從近到遠(yuǎn)從增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)盤上恢復(fù)文件。同一個(gè)文件只恢復(fù)最近一次轉(zhuǎn)儲(chǔ)的副本。文件系統(tǒng)的恢復(fù)過(guò)程一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，文件系統(tǒng)的恢復(fù)過(guò)程大致如66第10章文件管理10.1文件系統(tǒng)的概念10.2文件結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)設(shè)備10.3文件存儲(chǔ)空間的分配及管理10.4文件目錄管理10.5文件共享及管理的安全性10.6文件使用第10章文件管理10.1文件系統(tǒng)的概念6710.6文件使用基本文件操作有：建立文件刪除文件讀文件寫文件打開(kāi)文件關(guān)閉文件10.6文件使用基本文件操作有：68活動(dòng)文件表文件操作時(shí)需要訪問(wèn)目錄信息，為了避免用戶每次訪問(wèn)文件時(shí)都從外存查找文件目錄，系統(tǒng)可以為每個(gè)用戶進(jìn)程在內(nèi)存建立一張活動(dòng)文件表，保存常用的和正在使用的文件的文件說(shuō)明信息（目錄項(xiàng)）?；顒?dòng)文件表文件操作時(shí)需要訪問(wèn)目錄信息，為了避免用戶每次訪問(wèn)文69打開(kāi)文件用戶在使用文件之前，要執(zhí)行“打開(kāi)”操作打開(kāi)文件：將待訪問(wèn)文件的目錄項(xiàng)讀入內(nèi)存活動(dòng)文件表中，建立起用戶進(jìn)程和文件之間的聯(lián)系。打開(kāi)文件用戶在使用文件之前，要執(zhí)行“打開(kāi)”操作70關(guān)閉文件若文件暫時(shí)不用，應(yīng)將其關(guān)閉。關(guān)閉文件：撤消該文件在活動(dòng)文件表中的相應(yīng)表目，切斷用戶進(jìn)程與該文件的聯(lián)系；若在文件打開(kāi)期間，該文件作過(guò)某種修改，則應(yīng)將其寫回輔存。關(guān)閉文件若文件暫時(shí)不用，應(yīng)將其關(guān)閉。71建立文件建立新文件時(shí)系統(tǒng)應(yīng)：先為新文件分配必要的外存空間，在文件系統(tǒng)的目錄中為之建立一個(gè)目錄項(xiàng)，在目錄項(xiàng)中應(yīng)記錄新文件的文件名及其在外存的地址等屬性；在活動(dòng)文件表中登記該文件的目錄項(xiàng)信息。(創(chuàng)建后文件隨即被打開(kāi))建立文件建立新文件時(shí)系統(tǒng)應(yīng)：72刪除文件在刪除文件時(shí)系統(tǒng)應(yīng)：若文件沒(méi)有關(guān)閉，先做關(guān)閉工作；從目錄中找到要?jiǎng)h除文件的目錄項(xiàng)并使之成為空閑目錄項(xiàng)；然后回收該文件所占用的存儲(chǔ)空間。刪除文件在刪除文件時(shí)系統(tǒng)應(yīng)：73讀文件在讀一個(gè)文件時(shí)系統(tǒng)應(yīng)：通過(guò)查找活動(dòng)文件表找到指定文件的目錄項(xiàng)，從目錄項(xiàng)中得到被讀文件在外存的地址，然后從外存將數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存。讀文件在讀一個(gè)文件時(shí)系統(tǒng)應(yīng)：74寫文件在寫一個(gè)文件時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)：通過(guò)查找活動(dòng)文件表找到指定文件的目錄項(xiàng)，再利用目錄中的文件指針將信息寫入文件。寫文件在寫一個(gè)文件時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)：75本章總結(jié)概念：文件和文件系統(tǒng)的概念、文件系統(tǒng)的功能、文件分類文件結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)設(shè)備邏輯結(jié)構(gòu)（記錄式、流式）；物理結(jié)構(gòu)（順序、鏈接、索引）文件存取方法：順序存取、直接存取、按鍵存取文件存儲(chǔ)設(shè)備：磁帶、磁盤；磁盤調(diào)度算法（四種）文件存儲(chǔ)空間分配和管理分配方式：順序分配、鏈接分配、索引分配文件目錄管理文件（文件體和文件說(shuō)明）、文件目錄、目錄文件目錄結(jié)構(gòu)文件共享和保護(hù)文件使用：打開(kāi)、關(guān)閉、讀、寫、刪除本章總結(jié)概念：文件和文件系統(tǒng)的概念、文件系統(tǒng)的功能、文件分類76習(xí)題P24012467課下閱讀：p283-29511.7文件管理習(xí)題P240課下閱讀：p283-29511.7文77操作系統(tǒng)原理武漢大學(xué)國(guó)際軟件學(xué)院

楊敏

操作系統(tǒng)原理武漢大學(xué)國(guó)際軟件學(xué)院

楊敏

78第10章文件管理10.1文件系統(tǒng)的概念10.2文件結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)設(shè)備10.3文件存儲(chǔ)空間的分配及管理10.4文件目錄管理10.5文件共享及管理的安全性10.6文件使用第10章文件管理10.1文件系統(tǒng)的概念7910.4文件目錄管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的文件種類繁多，數(shù)量龐大，為了有效地管理這些文件，讓用戶方便地查找所需的文件，應(yīng)對(duì)它們加以適當(dāng)?shù)慕M織。文件的組織可以通過(guò)目錄來(lái)實(shí)現(xiàn)。10.4文件目錄管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的文件種類繁多，數(shù)量龐大，801.文件目錄從文件管理的角度看，文件由文件說(shuō)明和文件體兩部分組成。文件體即文件本身，文件說(shuō)明是保存文件屬性信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，又稱為文件控制塊FCB(FileControlBlock)。文件控制塊是文件存在的標(biāo)志。1.文件目錄從文件管理的角度看，文件由文件說(shuō)明和文件體兩部81文件控制塊的內(nèi)容文件控制塊包含的具體內(nèi)容因操作系統(tǒng)而異，但至少應(yīng)包括以下信息：文件名：標(biāo)識(shí)一個(gè)文件的符號(hào)名。文件類型：如文本文件。文件結(jié)構(gòu)：說(shuō)明文件的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。文件的物理位置：指示文件在外存上的存儲(chǔ)位置。包括設(shè)備名、存儲(chǔ)地址及文件長(zhǎng)度等。存取控制信息：指示文件的存取權(quán)限。管理信息：包括文件建立的日期及時(shí)間、上次存取日期及時(shí)間、當(dāng)前文件使用狀態(tài)信息。文件控制塊的內(nèi)容文件控制塊包含的具體內(nèi)容因操作系統(tǒng)而異，但至82例：DOS的文件控制塊FCB的長(zhǎng)度為32字節(jié)。文件名及擴(kuò)展名占11字節(jié)；屬性占1字節(jié)，包括只讀、隱藏、系統(tǒng)、卷標(biāo)、子目錄及歸檔；上次訪問(wèn)時(shí)間占2個(gè)字節(jié)；上次訪問(wèn)日期占2個(gè)字節(jié)；文件起始簇號(hào)占2個(gè)字節(jié)；文件長(zhǎng)度占4個(gè)字節(jié)。文件名擴(kuò)展名文件屬性備用上次訪問(wèn)時(shí)間上次訪問(wèn)日期文件起始簇號(hào)文件長(zhǎng)度例：DOS的文件控制塊FCB的長(zhǎng)度為32字節(jié)。文件名擴(kuò)展名文83文件目錄及目錄文件文件目錄：把所有的FCB組織在一起，就構(gòu)成了文件目錄，即文件目錄是FCB的集合。目錄項(xiàng)：構(gòu)成文件目錄項(xiàng)目，即FCB是一個(gè)目錄項(xiàng)。目錄文件：為了實(shí)現(xiàn)對(duì)文件目錄的管理，通常將文件目錄以文件的形式保存在外存，這個(gè)文件就叫目錄文件。即文件的內(nèi)容為目錄信息的文件。文件目錄及目錄文件文件目錄：把所有的FCB組織在一起，就構(gòu)成84目錄具有的功能實(shí)現(xiàn)“按名存取”：用戶只需提供文件名就可以對(duì)文件進(jìn)行操作。這是目錄管理的最基本功能。提高檢索速度允許文件同名：不同目錄下的文件可以使用相同名字。允許文件共享目錄具有的功能實(shí)現(xiàn)“按名存取”：用戶只需提供文件名就可以對(duì)文85目錄結(jié)構(gòu)常用的文件目錄結(jié)構(gòu)有：?jiǎn)渭?jí)目錄結(jié)構(gòu)二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)常用的文件目錄結(jié)構(gòu)有：862.單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)又稱一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，整個(gè)文件系統(tǒng)只建立一張目錄表，每個(gè)文件占據(jù)其中的一個(gè)表目存放文件說(shuō)明信息。文件名物理地址文件其他屬性信息abcreportshang┆2.單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)又稱一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中87單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的操作建立新文件時(shí)，首先應(yīng)確定該文件名在目錄中是否惟一，若惟一則找出一個(gè)空表目，將新文件的相關(guān)信息填入其中。刪除文件時(shí)，先從目錄表中找到文件的目錄項(xiàng)，從中找到該文件的物理地址，對(duì)其占用空間進(jìn)行回收，然后再清除其所占用的目錄項(xiàng)。單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的操作建立新文件時(shí)，首先應(yīng)確定該文件名在目錄中是88單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)，管理簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)：但當(dāng)系統(tǒng)中文件數(shù)增多時(shí)，查找時(shí)間較長(zhǎng)，易發(fā)生重名問(wèn)題。單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：893.二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)為改變一級(jí)目錄文件目錄命名沖突，并提高對(duì)目錄文件檢索速度而提出。二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)將文件目錄分成：主文件目錄（MFD）：記錄用戶名及相應(yīng)用戶文件目錄所在的存儲(chǔ)位置。用戶文件目錄（UFD）：記錄該用戶文件的有關(guān)信息。3.二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)為改變一級(jí)目錄文件目錄命名沖突，并提高對(duì)目錄90二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)示意圖主目錄（MFD）Wang…Gao…┆Wang的文件目錄（UFD）Alpha…Beta…┆Gao的文件目錄（UFD）Test…Misx…Alpha…┆AlphaBetaTestMisxAlpha二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)示意圖主目錄（MFD）Wang…W91二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的操作當(dāng)用戶想建立文件時(shí)，如果是新用戶，則系統(tǒng)為其在主目錄中分配一個(gè)表目，并為其分配存放用戶文件目錄的存儲(chǔ)空間。同時(shí)在用戶文件目錄中為新文件分配一個(gè)表目，并在表目中填入有關(guān)信息。文件刪除時(shí)，只須在用戶文件目錄中刪除該文件的目錄項(xiàng)。如果刪除后該用戶目錄表為空，則表明該用戶已脫離了系統(tǒng)，從而可以將主文件目錄表中該用戶的對(duì)應(yīng)項(xiàng)刪除。二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的操作當(dāng)用戶想建立文件時(shí)，如果是新用戶，則系統(tǒng)為92二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：二級(jí)目錄可以解決文件重名問(wèn)題，并可獲得較高的查找速度；缺點(diǎn)：但二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)缺乏靈活性，特別是無(wú)法反映真實(shí)世界復(fù)雜的文件組織形式。二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：934.多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)是二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)層次關(guān)系的推廣，也稱為樹型目錄結(jié)構(gòu)。在多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)中，第一級(jí)目錄稱為根目錄（樹根），目錄樹中的非葉節(jié)點(diǎn)均為目錄文件（又稱子目錄），葉結(jié)點(diǎn)為文件。4.多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)是二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)層次關(guān)系的推廣，也94多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)示意圖ABC根目錄1ABD2FED3GA4AC567891011JN12IMK13AH1415162021171819多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)示意圖ABC根目錄1A95多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：層次結(jié)構(gòu)清晰，便于管理和保護(hù)；有利于文件分類；解決重名問(wèn)題；提高文件檢索速度；缺點(diǎn)：查找一個(gè)文件按路徑名逐層檢查，由于每個(gè)目錄文件都放在外存，多次訪盤影響速度多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：96文件路徑名路徑名：是一個(gè)字符串，該字符串由從根目錄出發(fā)到所找文件的通路上所有各級(jí)子目錄名和該文件名用分隔符連接起來(lái)構(gòu)成。從根目錄出發(fā)的路徑稱為絕對(duì)路徑。文件路徑名路徑名：是一個(gè)字符串，該字符串由從根目錄出發(fā)到所找97當(dāng)前目錄當(dāng)目錄層次較多時(shí)，每次從根目錄開(kāi)始查找文件很費(fèi)時(shí)間，為此引入了當(dāng)前目錄。由用戶在一定時(shí)間內(nèi)指定某個(gè)目錄為當(dāng)前目錄，或稱工作目錄。（當(dāng)前目錄對(duì)應(yīng)的目錄文件調(diào)入主存）進(jìn)程對(duì)各文件的訪問(wèn)相對(duì)于當(dāng)前目錄進(jìn)行，此時(shí)文件使用的路徑名為相對(duì)路徑，它由從當(dāng)前目錄出發(fā)到所找文件的通路上的所有目錄名與數(shù)據(jù)文件名用分隔符連接起來(lái)而形成。當(dāng)前目錄當(dāng)目錄層次較多時(shí)，每次從根目錄開(kāi)始查找文件很費(fèi)時(shí)間，98兩個(gè)特殊目錄有兩個(gè)特殊目錄：“..”：表示給定目錄的父目錄“.”：表示當(dāng)前目錄兩個(gè)特殊目錄有兩個(gè)特殊目錄：99第10章文件管理10.1文件系統(tǒng)的概念10.2文件結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)設(shè)備10.3文件存儲(chǔ)空間的分配及管理10.4文件目錄管理10.5文件共享及管理的安全性10.6文件使用第10章文件管理10.1文件系統(tǒng)的概念10010.5文件共享及管理的安全性1.文件共享早期的方法：繞道法、鏈接法、基本文件目錄表基于索引節(jié)點(diǎn)的共享方式利用符號(hào)鏈實(shí)現(xiàn)文件共享2.文件保護(hù)3.文件的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)10.5文件共享及管理的安全性1.文件共享1011.文件共享文件共享：是指不同用戶可以共同使用某文件?；舅枷耄阂阅撤N方式使用戶或進(jìn)程取得共享文件在外存中的物理地址。1.文件共享文件共享：1021）早期的文件共享方法早期實(shí)現(xiàn)文件共享的方法有三種：繞道法鏈接法基本文件目錄表1）早期的文件共享方法早期實(shí)現(xiàn)文件共享的方法有三種：103繞道法繞道法要求每個(gè)用戶在當(dāng)前目錄下工作，用戶對(duì)所有文件的訪問(wèn)都相對(duì)于當(dāng)前目錄進(jìn)行。用戶使用相對(duì)路徑訪問(wèn)文件。當(dāng)訪問(wèn)文件不在當(dāng)前目錄下時(shí)，用戶應(yīng)從當(dāng)前目錄出發(fā)向上返回到與所要共享文件所在路徑的交叉點(diǎn)，再順序向下訪問(wèn)到共享文件。因繞道法要繞彎路訪問(wèn)多級(jí)目錄，從而其搜索效率不高。繞道法繞道法要求每個(gè)用戶在當(dāng)前目錄下工作，用戶對(duì)所有文件的訪104鏈接法鏈接法將一個(gè)目錄中的鏈指針直接指向被共享文件所在的目錄。采用鏈接法實(shí)現(xiàn)文件共享時(shí)，應(yīng)在文件說(shuō)明中增加“連訪屬性”和“用戶計(jì)數(shù)”兩項(xiàng)。前者說(shuō)明文件物理地址是指向文件還是指向共享文件的目錄，后者說(shuō)明共享文件的用戶數(shù)目。若要?jiǎng)h除一個(gè)共享文件，必須判別是否有多個(gè)用戶共享該文件，若有則只做減1操作，否則才真正刪除此共享文件。鏈接法鏈接法將一個(gè)目錄中的鏈指針直接指向被共享文件所在的目錄105鏈接示意圖—虛線表示鏈接ABC根目錄1ABD2FED3GA4AC567891011JNK12IMK13AHF1415162021171819ba鏈接示意圖—虛線表示鏈接ABC根目錄1A106基本文件目錄表法基本文件目錄表法把所有文件目錄的內(nèi)容分成兩部分：基本文件目錄表（BFD）：由文件的屬性信息及內(nèi)部標(biāo)識(shí)符組成。符號(hào)文件目錄表（SFD）：由文件符號(hào)名和內(nèi)部標(biāo)識(shí)符組成?；疚募夸洷矸ɑ疚募夸洷矸ò阉形募夸浀膬?nèi)容分成兩部107特殊標(biāo)識(shí)符在文件系統(tǒng)中通常規(guī)定：0：基本文件目錄標(biāo)識(shí)1：空閑文件目錄標(biāo)識(shí)2：主目錄標(biāo)識(shí)符特殊標(biāo)識(shí)符在文件系統(tǒng)中通常規(guī)定：108基本文件目錄示意圖0123456789┆┆ID物理位置空閑文件目錄主目錄（MFD）符號(hào)名IDWang3Gao4Wang的SFD符號(hào)名IDSqrt5Beta6┆Gao的SFD符號(hào)名IDTest7Alpha6Right8Ol9┆SqrtWang的BetaGao的AlphaTestRightOl基本文件目錄基本文件目錄示意圖0ID物理位置空閑文件目錄主目錄（M109用基本文件目錄法實(shí)現(xiàn)文件共享用基本文件目錄法可以方便地實(shí)現(xiàn)文件共享。若要共享某個(gè)文件，只需在相應(yīng)的目錄文件中增加一個(gè)目錄項(xiàng)，在其中填上符號(hào)名及被共享文件的標(biāo)識(shí)符。如上圖中，用戶Wang和Gao共享標(biāo)識(shí)符為6的文件，對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，標(biāo)識(shí)符6指向同一個(gè)文件；而對(duì)Wang和Gao兩個(gè)用戶來(lái)說(shuō)，則對(duì)應(yīng)于不同的文件名Beta和Alpha。

用基本文件目錄法實(shí)現(xiàn)文件共享用基本文件目錄法可以方便地實(shí)現(xiàn)文1102）基于索引節(jié)點(diǎn)的共享方式當(dāng)多個(gè)用戶需要共享文件時(shí)，可以將共享文件鏈接到多個(gè)用戶的目錄中，如右圖所示。圖中H的一個(gè)文件現(xiàn)在也出現(xiàn)在D的目錄下，D稱為該共享文件的一個(gè)鏈接。根目錄ABCDEIFH2）基于索引節(jié)點(diǎn)的共享方式當(dāng)多個(gè)用戶需要共享文件時(shí)，可以將共111文件共享中存在的問(wèn)題用鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享很方便，但也帶來(lái)一些問(wèn)題。如目錄中包含文件的物理地址，則在鏈接文件時(shí)要將文件的物理地址復(fù)制到D目錄中。但若隨后通過(guò)D或H往該文件中添加內(nèi)容，則新數(shù)據(jù)塊將只會(huì)出現(xiàn)在進(jìn)行添加操作的目錄中，這種改變對(duì)其他目錄而言是不可見(jiàn)的，因而新增加的這部分內(nèi)容不能被共享。文件共享中存在的問(wèn)題用鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享很方便，但也帶來(lái)一些問(wèn)112解決辦法為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以將文件說(shuō)明中的文件名和文件屬性信息分開(kāi)。索引節(jié)點(diǎn)：文件屬性信息構(gòu)成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，又稱i節(jié)點(diǎn)。采用這種實(shí)現(xiàn)方案，文件目錄項(xiàng)僅由文件名和索引節(jié)點(diǎn)號(hào)構(gòu)成。解決辦法為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以將文件說(shuō)明中的文件名和文件屬性113磁盤索引節(jié)點(diǎn)（P287）每個(gè)文件有一個(gè)惟一的磁盤索引節(jié)點(diǎn)，主要包含：文件主標(biāo)識(shí)：文件類型：正規(guī)、目錄、特別文件存取權(quán)限文件物理地址文件長(zhǎng)度文件鏈接計(jì)數(shù)：目錄樹中指向此文件的路徑數(shù)。文件存取時(shí)間磁盤索引節(jié)點(diǎn)（P287）每個(gè)文件有一個(gè)惟一的磁盤索引節(jié)點(diǎn)，主114內(nèi)存索引節(jié)點(diǎn)文件打開(kāi)時(shí)，要將磁盤索引節(jié)點(diǎn)拷貝到內(nèi)存。內(nèi)存索引節(jié)點(diǎn)除包含磁盤索引節(jié)點(diǎn)內(nèi)容外，還應(yīng)增加：索引節(jié)點(diǎn)號(hào)狀態(tài)：索引節(jié)點(diǎn)是否上鎖、修改訪問(wèn)計(jì)數(shù)：正在使用此文件的進(jìn)程數(shù)文件所屬文件系統(tǒng)的邏輯設(shè)備號(hào)鏈接指針：如空閑隊(duì)列、散列隊(duì)列內(nèi)存索引節(jié)點(diǎn)文件打開(kāi)時(shí)，要將磁盤索引節(jié)點(diǎn)拷貝到內(nèi)存。內(nèi)存索引115基于索引節(jié)點(diǎn)的共享示意圖此時(shí)，任何用戶對(duì)文件的修改都會(huì)反映在索引節(jié)點(diǎn)中，其他用戶可以通過(guò)索引節(jié)點(diǎn)存取文件。Wang用戶文件目錄┆Testw┆Lee用戶文件目錄┆Testl┆count＝2文件物理地址索引節(jié)點(diǎn)Test基于索引節(jié)點(diǎn)的共享示意圖此時(shí)，任何用戶對(duì)文件的修改都會(huì)反映在116索引節(jié)點(diǎn)中的鏈接計(jì)數(shù)在索引節(jié)點(diǎn)中有一個(gè)鏈接計(jì)數(shù)count字段，用于表示鏈接到本索引節(jié)點(diǎn)的目錄項(xiàng)的數(shù)目。當(dāng)count＝2時(shí)，表示有兩個(gè)目錄項(xiàng)鏈接到本文件上。索引節(jié)點(diǎn)中的鏈接計(jì)數(shù)在索引節(jié)點(diǎn)中有一個(gè)鏈接計(jì)數(shù)count字段117鏈接例--C創(chuàng)建一個(gè)新文件當(dāng)用戶C創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，他是該文件的所有者，此時(shí)count值為1。C的目錄owner＝Ccount＝1鏈接前鏈接例--C創(chuàng)建一個(gè)新文件當(dāng)用戶C創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，他是該文118鏈接例--B鏈接到C的文件當(dāng)用戶B希望共享此文件時(shí)，應(yīng)在用戶B的目錄中增加一個(gè)目錄項(xiàng)，并設(shè)置指針指向該文件的索引節(jié)點(diǎn)，此時(shí)文件的所有者仍然是C，但索引節(jié)點(diǎn)的鏈接計(jì)數(shù)應(yīng)加1（count＝2）。B的目錄C的目錄owner＝Ccount＝2建立鏈接后鏈接例--B鏈接到C的文件當(dāng)用戶B希望共享此文件時(shí)，應(yīng)在用119鏈接例--C刪除文件如果以后用戶C不再需要該文件，則系統(tǒng)只刪除C的目錄項(xiàng)，并將count減1。此時(shí)只有B擁有指向該文件的目錄項(xiàng)，而該文件的所有者仍然是C。如果系統(tǒng)進(jìn)行記賬，C將繼續(xù)為該文件付賬。當(dāng)B不再需要它，count為0，該文作被刪除。B的目錄owner＝Ccount＝1擁有者刪除文件后鏈接例--C刪除文件如果以后用戶C不再需要該文件，則系統(tǒng)只120硬鏈接基于索引節(jié)點(diǎn)的文件共享方式是通過(guò)在不同目錄項(xiàng)中設(shè)置相同索引節(jié)點(diǎn)號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種文件的鏈接方式稱為硬鏈接。硬鏈接的不足是無(wú)法跨越文件系統(tǒng)。Wang用戶文件目錄┆Testw6Lee用戶文件目錄┆Testl6

count＝2文件物理地址索引節(jié)點(diǎn)6Test硬鏈接基于索引節(jié)點(diǎn)的文件共享方式是通過(guò)在不同目錄項(xiàng)中設(shè)置相同1213）利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享利用符號(hào)鏈接也可以實(shí)現(xiàn)文件共享。例如，B為了共享C的一個(gè)文件f，可以由系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)LINK類型的新文件b1，并把新文件b1添加到B的目錄中，以實(shí)現(xiàn)B的一個(gè)目錄b1與文件f的鏈接。新文件中只包含被鏈接文件f的路徑名，稱這種鏈接方式為符號(hào)鏈接。也稱為軟鏈接。

3）利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享利用符號(hào)鏈接也可以實(shí)現(xiàn)文件共享。122符號(hào)鏈接示意圖文件f的內(nèi)容是：abcde。文件b1的內(nèi)容是：/C/f。根目錄ABCB2C1A1fC2C3b1符號(hào)鏈接示意圖文件f的內(nèi)容是：abcde。根目錄ABCB2C123文件的訪問(wèn)當(dāng)用戶B要訪問(wèn)被鏈接的文件f時(shí)，操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)要讀的文件b1是LINK類型，則由操作系統(tǒng)根據(jù)文件b1中的路徑名去讀該文件，從而實(shí)現(xiàn)了用戶B對(duì)文件f的共享。文件的訪問(wèn)當(dāng)用戶B要訪問(wèn)被鏈接的文件f時(shí)，操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)要讀的124文件的刪除在利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享時(shí)，僅文件所有者擁有指向其索引節(jié)點(diǎn)的指針，共享該文件的用戶只有其路徑名，而沒(méi)有指向索引節(jié)點(diǎn)的指針。當(dāng)文件所有者刪除文件后，其他用戶若試圖通過(guò)符號(hào)鏈接訪問(wèn)該文件將導(dǎo)致失敗，因?yàn)橄到y(tǒng)找不到該文件，于是將符號(hào)鏈刪除。文件的刪除在利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享時(shí)，僅文件所有者擁有指向125符號(hào)鏈接的特點(diǎn)符號(hào)鏈接的不足是需要額外的開(kāi)銷（根據(jù)文件路徑名逐個(gè)分量進(jìn)行查找，需要多次訪問(wèn)磁盤）。另外，符號(hào)鏈接需要配置索引節(jié)點(diǎn)以及一個(gè)磁盤塊用于存儲(chǔ)路徑，這也要消耗一些磁盤空間。符號(hào)鏈接的優(yōu)點(diǎn)是只要提供一個(gè)機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)地址以及文件在該機(jī)器上的駐留路徑，就可以鏈接全球任何地方的機(jī)器上的文件。即可以跨越文件系統(tǒng)。符號(hào)鏈接的特點(diǎn)符號(hào)鏈接的不足是需要額外的開(kāi)銷（根據(jù)文件路徑名1262.文件保護(hù)系統(tǒng)中的文件既存在保護(hù)問(wèn)題，又存在保密問(wèn)題。文件保護(hù)是指避免文件擁有者或其他用戶因有意或無(wú)意的錯(cuò)誤操作使文件受到破壞。文件保密是指文件本身不得被未授權(quán)的用戶訪問(wèn)。這兩個(gè)問(wèn)題都涉及用戶對(duì)文件的訪問(wèn)權(quán)限，即文件的存取控制。2.文件保護(hù)系統(tǒng)中的文件既存在保護(hù)問(wèn)題，又存在保密問(wèn)題。127存取控制文件系統(tǒng)存取控制部分應(yīng)做到：

a.對(duì)于擁有讀、寫或執(zhí)行權(quán)限的用戶，應(yīng)讓其對(duì)文件進(jìn)行相應(yīng)的操作；

b.對(duì)于沒(méi)有讀、寫或執(zhí)行權(quán)限的用戶，應(yīng)禁止他們對(duì)文件進(jìn)行相應(yīng)的操作；

c.應(yīng)防止一個(gè)用戶冒充其他用戶對(duì)文件進(jìn)行存??；

d.應(yīng)防止擁有存取權(quán)限的用戶誤用文件。下面介紹幾種常用的存取控制方法

存取控制文件系統(tǒng)存取控制部分應(yīng)做到：1281）存取控制矩陣存取控制矩陣是一個(gè)二維矩陣，其中一維列出使用該文件系統(tǒng)的全部用戶；另一維列出存入系統(tǒng)中的全部文件。矩陣中的每一個(gè)元素用來(lái)表示某個(gè)用戶對(duì)某個(gè)文件的存取權(quán)限。存取權(quán)限可以為讀、寫、執(zhí)行以及它們的任意組合。

1）存取控制矩陣存取控制矩陣是一個(gè)二維矩陣，其中一維列出使用129存取控制矩陣?yán)脩粑募haoHuangCheng…SqrtREEETestRWEEAlphaRWRRBetaRRW…存取控制矩陣?yán)脩鬦haoHuangCheng130存取控制矩陣的特點(diǎn)當(dāng)用戶向文件系統(tǒng)提出存取請(qǐng)求時(shí)，由存取控制驗(yàn)證模塊利用這個(gè)存取控制矩陣將本次請(qǐng)求和該用戶對(duì)這個(gè)文件的存取權(quán)限進(jìn)行比較，如果不匹配就拒絕執(zhí)行。存取控制矩陣法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、清晰。缺點(diǎn)是不夠經(jīng)濟(jì)，即當(dāng)用戶和文件較多時(shí)，存取控制矩陣將變得非常龐大。故它沒(méi)有得到普遍應(yīng)用。存取控制矩陣的特點(diǎn)當(dāng)用戶向文件系統(tǒng)提出存取請(qǐng)求時(shí)，由存取控制1312）存取控制表存取控制矩陣是一個(gè)稀疏矩陣，因而在實(shí)現(xiàn)時(shí)可以按行列進(jìn)行劃分。存取控制表以文件為單位，列出可使用該文件的用戶（組）以及存取權(quán)限。2）存取控制表存取控制矩陣是一個(gè)稀疏矩陣，因而在實(shí)現(xiàn)時(shí)可以132存取控制表例文件用戶ALPHA文件主R、W、EA組R、EB組E其他存取控制表例文件ALPHA文件主R、W、E1333）用戶權(quán)限表用戶權(quán)限表：將一個(gè)用戶或用戶組所要存取的文件集中存放在一個(gè)表中，其中每個(gè)表項(xiàng)指明該用戶（組）對(duì)相應(yīng)文件的存取權(quán)限，這種表稱為用戶權(quán)限表。

用戶權(quán)限表以用戶（組）為單位，列出該用戶（組）可使用的文件以及對(duì)文件的存取權(quán)限。3）用戶權(quán)限表用戶權(quán)限表：將一個(gè)用戶或用戶組所要存取的文件集134用戶權(quán)限表例用戶文件A組SqrtR、ETestR、EAlphaRBetaR用戶權(quán)限表例用戶A組SqrtR、ETest1354）口令口令是一種簡(jiǎn)單的文件保護(hù)方法。使用口令的方法是文件主為自己的每個(gè)文件規(guī)定一個(gè)口令，一方面進(jìn)行口令登記，另一方面把口令告訴允許訪問(wèn)該文件的用戶。當(dāng)用戶請(qǐng)求訪問(wèn)某文件時(shí)，首先要提供該文件的口令，經(jīng)證實(shí)后再進(jìn)行相應(yīng)的訪問(wèn)。4）口令口令是一種簡(jiǎn)單的文件保護(hù)方法。136口令方法的特