文件管理-第四篇

第六章文件管理操作系統2/5/20231第六章文件管理文件和文件系統文件的邏輯結構外存分配方式目錄管理文件存儲空間的管理文件共享與文件保護數據一致性控制2/5/20232目錄管理實現“按名存取”文件系統最基本的功能提高對目錄的檢索速度加快目錄檢索速度，從而提高文件存取速度文件共享一份文件副本供不同用戶使用允許文件重名允許不同用戶對不同文件取相同的名字2/5/20233目錄管理文件控制塊和索引結點目錄結構目錄查詢技術2/5/20234文件控制塊和索引結點文件控制塊（FCB）是用于描述和控制文件的數據結構文件管理程序可借助FCB中的信息對文件施以各種操作文件控制塊的有序集合稱為文件目錄，即一個文件控制塊就是一個文件目錄項通常，一個文件目錄本身也被看作是一個文件，稱為目錄文件2/5/20235文件控制塊和索引結點文件控制塊中的信息基本信息類文件名文件的物理位置文件的邏輯結構文件的物理結構文件控制信息類文件擁有者權限核準用戶權限一般用戶權限使用信息類文件建立日期文件修改日期2/5/20236文件控制塊和索引結點MS-DOS的文件控制塊文件控制塊(FCB)包含的信息：圖6-14示出了MS-DOS中的文件控制塊，其中含有文件名、文件所在的第一個盤塊號、文件屬性、文件建立日期和時間及文件長度等。FCB的長度為32個字節(jié)，對360KB的軟盤，總共可包含112個FCB，共占4KB的存儲空間。2/5/20237文件控制塊和索引結點索引結點索引結點的引入文件目錄通常放在磁盤上，當文件很多時，占用大量磁盤空間檢索文件過程中，只需使用文件名，而不用其他信息將文件描述信息單獨形成一個數據結構，稱為索引結點，也稱為i結點在文件目錄中的每個目錄項，僅包含文件名和指向索引結點的指針引入索引結點后，使文件的目錄項更小，占用磁盤空間少，檢索速度加快2/5/20238文件控制塊和索引結點UNIX的文件目錄文件名索引結點編號文件名1文件名214B2B2/5/20239文件控制塊和索引結點若每個FCB為64B，盤塊大小為1KB，則每盤塊可存放16個FCB，若某文件系統有640個FCB，需占用40個盤塊若按前述方法只存文件名和索引節(jié)點號，每個目目錄項占16B，每盤塊可存64個目錄項，640個FCB只占10個盤塊，查找目錄時間大大縮短2/5/202310文件控制塊和索引結點磁盤索引結點：存放在磁盤文件主標識符文件類型文件存取權限文件物理地址：13個地址項文件長度文件連接計數：共享文件存取時間2/5/2023112)磁盤索引結點每個文件有惟一的磁盤索引結點，它主要包括以下內容：①文件主標識符：擁有該文件的個人或小組的標識符。②文件類型：包括正規(guī)文件、目錄文件、或特別文件。③文件存取權限：指個類用戶對文件的存取權限。④文件物理地址：每個索引結點中含有13個地址項。⑤文件長度：指以字節(jié)為單位的文件長度。⑥文件連接計數：表明在本文件系統中，所有指向該文件名的指針計數。⑦文件存取時間：指出本文件最近被進程存取的時間，最近被修改的時間及索引結點最近被修改的時間。2/5/202312文件控制塊和索引結點內存索引結點：存放在內存索引結點編號狀態(tài)：指示i結點是否上鎖或被修改訪問計數：進程訪問此i結點數文件所屬文件系統的邏輯設備號鏈接指針：設置有分別指向空閑鏈表和散列隊列的指針2/5/2023133)內存索引結點

存放在內存中的索引結點，當文件被打開時，要將磁盤索引結點拷貝到內存的索引結點中，便于以后使用。在內存索引結點中，增加了以下內容：(1)索引結點編號。用于標識內存索引結點。(2)狀態(tài)。指示i結點是否上鎖或被修改。(3)訪問計數。每當有一進程要訪問此i結點時，將該訪問計數加1，訪問完再減1。(4)文件所屬文件系統的邏輯設備號。(5)鏈接指針。設置有分別指向空閑鏈表和散列隊列的指針。

2/5/202314目錄管理文件控制塊和索引結點目錄結構目錄查詢技術2/5/202315目錄結構單級目錄結構整個系統只建立一張目錄表，每個文件占一個目錄項文件名物理地址文件說明狀態(tài)位文件名1文件名2…單級目錄2/5/202316目錄項例2/5/202317目錄結構單級目錄優(yōu)點簡單能實現按名存取單級目錄缺點查找速度慢不允許重名不便于實現文件共享單級目錄只實現了目錄管理的第一項功能，即“按名存取”2/5/202318目錄結構兩級目錄為每個用戶建立一個單獨的用戶文件目錄UFD(UserFileDirectory)，由用戶所有文件的FCB組成在系統中建立主文件目錄MFD（MasterFileDirectory），每個用戶目錄文件在主文件目錄中占一個目錄項2/5/202319目錄結構2/5/202320目錄結構兩級目錄的優(yōu)點提高了檢索目錄的速度在不同的用戶目錄中，可以使用相同的文件名不同用戶還可使用不同的文件名來訪問系統中的同一個共享文件2/5/202321目錄結構目錄文件：由文件的目錄項組成的文件多級目錄結構多級目錄結構又稱為樹形目錄結構主目錄稱為根目錄，數據文件稱為樹葉，其他目錄作為樹的結點為提高文件系統的靈活性，允許一個目錄文件中的目錄項既作為目錄文件的FCB，又是數據文件的FCB根據這個遞歸定義就形成了一個倒立的樹的結構。對于一棵樹，它有一個樹根（只有一個，根目錄），在樹根上可以長樹葉（一般文件），也可以長樹枝（子目錄文件）；對于每個樹技又可以長樹枝，也可以長樹葉2/5/202322目錄結構2/5/2023232/5/202324目錄結構路徑名在樹形目錄結構中，從根目錄到任何數據文件，都只有一條惟一的通路。在該路徑上從樹的根(即主目錄)開始，把全部目錄文件名與數據文件名，依次地用“/”（或“\”）連接起來，即構成該數據文件的路徑名(pathname)系統中的每一個文件都有惟一的路徑名DOSWINDOWS系統中文件路徑名\A\R\T\B\IU\I\D\B\PUNIX系統中文件路徑名/A/R/T/B/IU/I/D/B/P2/5/2023252/5/202326

(2)路徑名。在樹形目錄結構中，從根目錄到任何數據文件，都只有一條惟一的通路。在該路徑上從樹的根(即主目錄)開始，把全部目錄文件名與數據文件名，依次地用“/”連接起來，即構成該數據文件的路徑名(pathname)。系統中的每一個文件都有惟一的路徑名。

例如，在圖6-18中用戶B為訪問文件J，應使用其路徑名/B/F/J來訪問。

2/5/202327目錄結構當前目錄為每個進程設置一個“當前目錄”，又稱為“工作目錄”。進程對各文件的訪問都相對于“當前目錄”而進行把從當前目錄開始直到數據文件為止所構成的路徑名，稱為相對路徑名(relativepathname)把從樹根開始的路徑名稱為絕對路徑名(absolutepathname)2/5/202328

(3)當前目錄(CurrentDirectory)。

當一個文件系統含有許多級時，每訪問一個文件，都要使用從樹根開始直到樹葉(數據文件)為止的、包括各中間結點(目錄)名的全路徑名。同時由于一個進程運行時所訪問的文件，大多僅局限于某個范圍，因而非常不便。基于這一點，可為每個進程設置一個“當前目錄”，又稱為“工作目錄”。進程對各文件的訪問都相對于“當前目錄”而進行。此時各文件所使用的路徑名，只需從當前目錄開始，逐級經過中間的目錄文件，最后到達要訪問的數據文件。把這一路徑上的全部目錄文件名與數據文件名用“/”連接形成路徑名。如用戶B的當前目錄是F，則此時文件J的相對路徑名僅是J本身。這樣，把從當前目錄開始直到數據文件為止所構成的路徑名，稱為相對路徑名(relativepathname)；而把從樹根開始的路徑名稱為絕對路徑名(absolutepathname)。

2/5/202329目錄結構增加和刪除目錄不刪除非空目錄當目錄(文件)不空時，不能將其刪除，而為了刪除一個非空目錄，必須先刪除目錄中的所有文件，使之先成為空目錄，后再予以刪除可刪除非空目錄當要刪除一目錄時，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也同時被刪除2/5/202330目錄管理文件控制塊和索引結點目錄結構目錄查詢技術2/5/202331目錄查詢技術線性檢索法查找/usr/ast/mbox的步驟2/5/202332目錄查詢技術Hash法系統利用用戶提供的文件名并將它變換為文件目錄的索引值，再利用該索引值到目錄中去查找Hash法中的沖突處理方法

在利用Hash法索引查找目錄時，如果目錄表中相應的目錄項是空的，則表示系統中并無指定文件如果目錄項中的文件名與指定文件名相匹配，則表示