組織與數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)其他功能實現(xiàn)

17:25:0616.1文件6.2文件目錄6.3文件組織與數(shù)據(jù)存儲6.4文件系統(tǒng)其他功能的實現(xiàn)第六章文件管理17:25:062一、文件的存儲二、文件的邏輯結(jié)構(gòu)三、文件的物理結(jié)構(gòu)6.3文件組織與數(shù)據(jù)存儲17:25:0631、卷一盤磁帶、一張光盤、一個硬盤分區(qū)或一張軟盤片都稱為一卷，卷是存儲介質(zhì)的物理單位。一個卷可以保存一個文件或多個文件，也可以一個文件保存在多個卷上。物理卷和物理設(shè)備不總是一致的。一、文件的存儲（1）17:25:0642、塊（物理記錄）塊是存儲介質(zhì)上連續(xù)信息所組成的一個區(qū)域，也叫做物理記錄。塊是主存儲器和輔助存儲設(shè)備進(jìn)行信息交換的物理單位，每次總是交換一塊或整數(shù)塊信息。不同類型的存儲介質(zhì)，塊的長短常常各不相同；同一類型的存儲介質(zhì)，塊的長短也可以不同。一、文件的存儲（2）17:25:0651、文件組織文件組織指文件中信息的配置和構(gòu)造方式，應(yīng)該從文件的邏輯結(jié)構(gòu)和組織及文件的物理結(jié)構(gòu)和組織兩方面考慮。二、文件的邏輯結(jié)構(gòu)（1）17:25:0662、文件的邏輯結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu)和組織是從用戶觀點出發(fā)，研究用戶概念中的信息組織方式，這是用戶能觀察到，可加以處理的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)可獨立于物理環(huán)境構(gòu)造。相關(guān)數(shù)據(jù)的集合構(gòu)成邏輯文件。3、文件的邏輯結(jié)構(gòu)形式分兩種形式：流式文件記錄式文件二、文件的邏輯結(jié)構(gòu)（2）17:25:0674、流式文件（字節(jié)流文件）指文件內(nèi)的數(shù)據(jù)不再組成記錄，只是依次的一串信息集合，可以看成是只有一個記錄的記錄式文件。大多數(shù)現(xiàn)代操作系統(tǒng)對用戶僅僅提供流式文件，記錄式文件往往由高級語言或數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供。二、文件的邏輯結(jié)構(gòu)（3）17:25:0685、流式文件的操作文件常按長度來讀取所需信息，也可用插入特殊字符作為分界。1）從指定的位置讀寫若干字節(jié)，讀寫之后讀寫位置指針自動后移所讀字節(jié)數(shù)的距離fread(buffer,size,count,fp)；fwrite(buffer,size,count,fp)；在文件fp中和buffer之間交換size×count個字節(jié)2）改變讀寫指針值fseek(文件描述符,位移量,起始點)：讀寫指針置于文件位移量+起始點rewind(文件描述符)：讀寫指針置于文件開頭二、文件的邏輯結(jié)構(gòu)（4）17:25:0696、記錄式文件是一種有結(jié)構(gòu)的文件，包含若干邏輯記錄，邏輯記錄是文件中按信息在邏輯上的獨立含意劃分的信息單位。邏輯記錄的概念被應(yīng)用于許多場合，特別象數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中已是必不可少的了。如單位職工工資文件、學(xué)生信息文件、儲戶信息文件等二、文件的邏輯結(jié)構(gòu)（5）17:25:06107、記錄式文件分類1）記錄式順序文件：訪問該類文件時給出文件名和記錄號2）記錄式索引順序文件：該類文件建立有索引表，表項包含記錄鍵和索引指針，記錄鍵由應(yīng)用程序指定，索引指針指向記錄。執(zhí)行讀取操作時給出文件名和記錄鍵，返回指定記錄執(zhí)行寫操作時給出文件名和記錄鍵，系統(tǒng)在所選擇的文件位置處插入記錄并建立索引表項二、文件的邏輯結(jié)構(gòu)（6）17:25:06118、成組和分解1）邏輯記錄和塊的關(guān)系（如同頁和內(nèi)存物理塊的關(guān)系）邏輯記錄是按信息在邏輯上的獨立含義劃分的單位，塊是存儲介質(zhì)上連續(xù)信息所組成的區(qū)域。一個邏輯記錄被存放到文件存儲器的存儲介質(zhì)上時，可能占用一塊或多塊，也可以一個物理塊包含多個邏輯記錄。二、文件的邏輯結(jié)構(gòu)（7）17:25:06122）記錄成組若干個記錄合并成一組，寫入一個塊叫做記錄成組，這時每塊中的邏輯記錄的個數(shù)稱塊因子。成組操作的過程：先在系統(tǒng)輸出緩沖區(qū)內(nèi)湊滿一塊后才將緩沖區(qū)內(nèi)信息寫到存儲介質(zhì)上。3）記錄分解當(dāng)存儲介質(zhì)上的一個物理塊讀進(jìn)系統(tǒng)輸入緩沖區(qū)后，把邏輯記錄從塊中分離出來的操作叫記錄的分解。記錄成組和分解處理節(jié)省存儲空間，減少I/O次數(shù)。二、文件的邏輯結(jié)構(gòu)（8）17:25:0613二、文件的邏輯結(jié)構(gòu)（9）邏輯記錄1邏輯記錄2邏輯記錄3物理記錄邏輯記錄用戶緩沖區(qū)系統(tǒng)緩沖區(qū)記錄成組和分解處理過程17:25:06149、記錄格式

格式F：定長記錄格式V：變長記錄格式S：跨塊記錄10、記錄鍵主鍵，次鍵單鍵記錄，多鍵記錄二、文件的邏輯結(jié)構(gòu)（10）17:25:0615文件和數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是面向用戶和應(yīng)用程序的。1、文件的物理結(jié)構(gòu)和組織是指邏輯文件在物理存儲空間中存放方法和組織關(guān)系。這時文件看作為物理文件，即相關(guān)物理塊的集合。文件的存儲結(jié)構(gòu)涉及：塊的劃分、記錄的排列、索引的組織、信息的搜索，其優(yōu)劣直接影響文件系統(tǒng)的性能。三、文件的物理結(jié)構(gòu)（1）17:25:06162、構(gòu)造文件物理結(jié)構(gòu)的方法1）第一類計算法設(shè)計映射算法，通過線性計算法、雜湊法等，以記錄鍵的計算結(jié)果作為對應(yīng)的物理塊地址，找到所需記錄。直接尋址文件、計算尋址文件、順序文件均屬此類。2）第二類指針法設(shè)置專門指針，指明相應(yīng)記錄的物理地址或表達(dá)各記錄之間的關(guān)聯(lián)。索引文件、索引順序文件、連接文件等均屬此類。三、文件的物理結(jié)構(gòu)（2）17:25:06173、順序文件(連續(xù)文件)一個文件中邏輯上連續(xù)的信息存放到存儲介質(zhì)的相鄰物理塊上便形成順序文件(連續(xù)文件)。順序文件是邏輯記錄順序和物理記錄順序完全一致的文件，通常，記錄按出現(xiàn)的次序被讀出或修改。FCB中保存第一個物理塊地址和文件信息塊的總塊數(shù)。一切存于磁帶上的文件都只能是順序文件，卡片機(jī)、打印機(jī)、紙帶機(jī)上的文件也屬于順序文件。存儲在磁盤上的文件也可以組織成順序文件。三、文件的物理結(jié)構(gòu)（3）17:25:0618順序文件的優(yōu)點：順序存取記錄時速度較塊。順序文件的缺點：建立文件前需要預(yù)知文件長度，修改、插入和增加文件記錄有困難，對直接存儲器作連續(xù)分配會造成空閑塊的浪費。順序文件變種緊湊順序文件：邏輯記錄連續(xù)地存儲在存儲介質(zhì)的相鄰物理塊上的文件，插入和刪除要移動大量記錄。擴(kuò)展順序文件：在文件內(nèi)設(shè)有空白區(qū)域以備預(yù)先估計的添加記錄使用。連接順序文件：文件中設(shè)置溢出區(qū)，添加的記錄通過連接方法保存到溢出區(qū)中。三、文件的物理結(jié)構(gòu)（4）17:25:0619劃分順序文件：在直接存取設(shè)備上模擬順序文件的一種方法。把一個文件劃分成幾個能獨立存取的順序子文件。每個文件由數(shù)據(jù)區(qū)和索引區(qū)組成，數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)存放各個子文件，索引區(qū)內(nèi)存放各個子文件的索引，包括名字、地址、長度和狀態(tài)等。三、文件的物理結(jié)構(gòu)（5）17:25:06204、連接文件(串聯(lián)文件)連接文件使用連接字，又叫指針來表示文件中各個記錄之間的關(guān)系。第一塊文件信息的物理地址由文件目錄給出。每一塊的連接字指出文件下一個物理塊位置。三、文件的物理結(jié)構(gòu)（6）文件目錄項……017:25:0621連接文件(串聯(lián)文件)的優(yōu)缺點優(yōu)點不要求物理塊連續(xù)，便于增、刪、改。缺點僅適宜于順序存取。三、文件的物理結(jié)構(gòu)（7）17:25:0622三、文件的物理結(jié)構(gòu)（8）1811130PTRS[6]=18、PTRS[18]=11、PTRS[11]=13、PTRS[13]=NULLFCB→6123456187891011131213NULL141516171811PTRS17:25:06235、直接文件(哈希文件)記錄的關(guān)鍵字與其地址間可通過某種方式建立對應(yīng)關(guān)系，利用這種關(guān)系實現(xiàn)存取的文件叫直接文件。技術(shù)：散列法或雜湊法，以關(guān)鍵字為自變量，以物理地址為因變量構(gòu)造映射函數(shù)實現(xiàn)難點：沖突，不同的關(guān)鍵字映射到同樣的物理地址。沖突解決方法：順序探查法兩次散列法拉鏈法獨立溢出區(qū)三、文件的物理結(jié)構(gòu)（9）17:25:06246、索引文件索引結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)非連續(xù)存儲的另一種方法，適用于數(shù)據(jù)記錄保存在隨機(jī)存取存儲設(shè)備上的文件。系統(tǒng)為每個文件建立一張索引表，每個表目包含一個記錄的鍵(或邏輯記錄號)及其記錄數(shù)據(jù)的存儲地址，這類文件稱索引文件。索引文件在文件存儲器上分兩個區(qū)：索引區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)。FCB可存放索引表或其地址三、文件的物理結(jié)構(gòu)（10）17:25:0625三、文件的物理結(jié)構(gòu)（11）…盤塊號…文件控制塊(a)無鍵索引表塊塊塊兩種索引文件結(jié)構(gòu)示意圖…Key1記錄鍵盤塊號Key2……KeyN塊塊塊(b)有鍵索引表文件控制塊17:25:0626訪問索引文件需兩步操作：第一步查找文件索引第二步以相應(yīng)鍵登記項內(nèi)容作為地址而獲得記錄數(shù)據(jù)。索引文件的優(yōu)點：不要求物理塊連續(xù)，便于直接存取，便于文件的增、刪、改。索引文件的缺點：增加了索引表的空間開銷和查找時間。三、文件的物理結(jié)構(gòu)（12）17:25:0627索引文件中的索引項分為兩類一類是稠密索引，即對每個數(shù)據(jù)記錄，在索引表里都有一個索引項。另一類是稀疏索引，它對每一組數(shù)據(jù)記錄有一索引項。索引順序文件索引順序文件與索引文件結(jié)構(gòu)類似，不同之處在于索引表不是為每個記錄建立一個表項，而是為一組記錄建立一個表項。三、文件的物理結(jié)構(gòu)（13）17:25:0628索引順序文件能象順序文件一樣進(jìn)行快速順序處理，既允許按物理存放次序（記錄出現(xiàn)的次序）；也允許按邏輯順序（由記錄主鍵決定的次序）進(jìn)行處理。當(dāng)索引表很大時，索引表占的物理塊數(shù)也會很多，這就需要為索引表再建索引表，形成多級索引分配結(jié)構(gòu)。三、文件的物理結(jié)構(gòu)（14）17:25:06297、UNIX/Linux多重索引結(jié)構(gòu)UNIX/Linux采用了多重索引結(jié)構(gòu)，可以同時采用一級、二級、三級索引分配結(jié)構(gòu)，以滿足不同大小文件的需要。每個文件的索引表為13個索引項，每項4個字節(jié)，登記一個存放文件信息的物理塊號。最前面10項直接登記存放文件信息的物理塊號，叫直接尋址。三、文件的物理結(jié)構(gòu)（15）17:25:0630如果文件大于10塊，則利用第11項指向一個物理塊，該塊中最多可放256個文件物理塊的塊號，叫做一次間接尋址。對于更大的文件還可利用第12和第13項作為二次和三次間接尋址。UNIX/Linux采用了三級索引結(jié)構(gòu)后，文件最大可達(dá)16兆個物理塊。10+256+256^2+256^3三、文件的物理結(jié)構(gòu)（16）三、文件的物理結(jié)構(gòu)（17）01234567891011120…127……0…1270…1270…127…………0…1270…1270…127…0…1270…127…0…1270…127………………………UNIX/Linux多重索引結(jié)構(gòu)17:25:0632三、文件的物理結(jié)構(gòu)（18）文件名索引節(jié)點號文件19文件26文件33文件48文件510文件長度其它屬性addr[0]addr[1]……addr[9]addr[10]addr[11]addr[12]123…n基本目錄項表索引節(jié)點表基本目錄項表索引節(jié)點表磁盤文件區(qū)…………………………三次間址17:25:0633一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)二、文件共享三、文件空間管理四、內(nèi)存映射文件五、虛擬文件系統(tǒng)6.4文件系統(tǒng)其他功能的實現(xiàn)17:25:06341、文件系統(tǒng)調(diào)用種類文件系統(tǒng)提供給用戶程序的一組系統(tǒng)調(diào)用包括：建立打開關(guān)閉撤銷讀寫控制通過這些系統(tǒng)調(diào)用用戶能獲得文件系統(tǒng)的各種服務(wù)。一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（1）17:25:06352、打開文件表（外存目錄的緩沖）為了避免重復(fù)訪問外存查找文件，系統(tǒng)把常用和正在使用的那些文件目錄復(fù)制進(jìn)主存。系統(tǒng)為每個用戶進(jìn)程建立一張內(nèi)存打開文件表，也稱活動文件表，打開文件時，把該文件的目錄復(fù)制到打開文件表中。當(dāng)不再使用該文件時，使用“關(guān)閉”操作切斷用戶進(jìn)程和該文件目錄的聯(lián)系。同時，若該目錄已被修改過，則應(yīng)更新輔存中對應(yīng)的文件目錄。一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（2）17:25:06363、Linux文件系統(tǒng)磁盤組織結(jié)構(gòu)

Linux文件系統(tǒng)將磁盤分為3個功能區(qū)：1）超級塊：占用1#號塊，存放文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和管理信息，如記錄：inode表所占的盤塊數(shù)文件數(shù)據(jù)所占的盤塊數(shù)主存中登記的空閑塊的物理塊號主存中登記的空閑inode數(shù)主存中登記的空閑inode編號等一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（3）17:25:06372）索引節(jié)點區(qū)：2#～（k+1）#塊，存放inode表，每個文件都有一個inode，所有inode大小相同。3）數(shù)據(jù)區(qū)：（k+2）#～n#為數(shù)據(jù)塊，存儲文件內(nèi)容。一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（4）磁盤磁盤文件卷0#1#2#……………引導(dǎo)塊超級塊磁盤inode區(qū)磁盤信息區(qū)：目錄塊和數(shù)據(jù)塊磁盤文件磁盤組織結(jié)構(gòu)17:25:0638一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（5）磁盤文件卷inode文件名inodeinode文件名inode磁盤文件0#1#2#……數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊目錄塊…數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊目錄塊引導(dǎo)塊磁盤inode區(qū)磁盤信息區(qū)：目錄塊和數(shù)據(jù)塊inode……inode…超級塊目錄項、inode和數(shù)據(jù)塊的關(guān)系17:25:06394、兩個重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1）用戶打開文件表進(jìn)程PCB結(jié)構(gòu)中保留一個files_struct，稱為用戶打開文件表或文件描述符表。表項的序號是文件描述符fd，每項登記了系統(tǒng)打開文件表的入口指針fp。通過此系統(tǒng)打開文件表項連接到打開文件的活動inode節(jié)點。一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（6）17:25:0640一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（7）…………讀/寫f_falg以相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)f_count=2讀寫位移f_offset索引節(jié)點指針f_inode=10………………讀/寫f_falg以相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)f_count讀寫位移f_offset索引節(jié)點指針f_inode=18…………2130用戶進(jìn)程10…21045…80255……2180用戶進(jìn)程2089用戶打開文件表用戶打開文件表系統(tǒng)打開文件表…………讀/寫i_mode以不相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)i_count=1物理地址i_addr[40]索引節(jié)點號i_number=120……讀/寫i_mode以不相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)i_count=1物理地址i_addr[40]索引節(jié)點號i_number=300…………0…1899活動inode表3010………OS……兩個進(jìn)程通過相同的系統(tǒng)打開文件表項訪問一個文件，即文件1文件1文件217:25:0641一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（8）…………讀/寫f_falg以相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)f_count=1讀寫位移f_offset索引節(jié)點指針f_inode=10………………讀/寫f_falg以相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)f_count=1讀寫位移f_offset索引節(jié)點指針f_inode=10…………2130用戶進(jìn)程10…21045…80255……1280用戶進(jìn)程2089用戶打開文件表用戶打開文件表系統(tǒng)打開文件表…………讀/寫i_mode以不相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)i_count=2物理地址i_addr[40]索引節(jié)點號i_number=120……讀/寫i_mode以不相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)i_count=1物理地址i_addr[40]索引節(jié)點號i_number=300…………0…1899活動inode表3010………OS……兩個進(jìn)程通過不相同的系統(tǒng)打開文件表項訪問一個文件，即文件1文件1文件217:25:0642一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（9）用戶進(jìn)程1用戶進(jìn)程2用戶打開文件表用戶打開文件表系統(tǒng)打開文件表活動inode表OS兩個進(jìn)程通過不相同的系統(tǒng)打開文件表項訪問一個文件，即文件1文件1文件217:25:0643一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（10）用戶進(jìn)程1用戶進(jìn)程2用戶打開文件表用戶打開文件表系統(tǒng)打開文件表活動inode表OS兩個進(jìn)程通過相同的系統(tǒng)打開文件表項訪問一個文件，即文件1文件1文件217:25:06442）系統(tǒng)打開文件表為解決多用戶進(jìn)程共享文件、父子進(jìn)程共享文件而設(shè)置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)file_struct，內(nèi)存開辟了最多可登記256項的系統(tǒng)打開文件表區(qū)域。打開文件時，通過此表項把用戶打開文件表的表項與文件活動inode連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問和信息共享。一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（11）17:25:0645一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（12）主存i_numberi_counti_numberi_count…i_addr[40]…i_numberi_count…i_addr[40]f_flagf_count…f_inode

…用戶打開文件表files_struct文件描述符fd系統(tǒng)打開文件表file_struct一個打開文件的file活動inode活動inode主存活動inode表磁盤磁盤文件卷0#1#2#……………引導(dǎo)塊超級塊磁盤inode區(qū)磁盤信息區(qū)：目錄塊和數(shù)據(jù)塊磁盤文件file的指針fp用戶空間內(nèi)核空間文件系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)17:25:06465、建立文件1）系統(tǒng)調(diào)用C語言格式intfd,mode;char*filenamep;fd=creat(filenamep,mode);功能：以mode規(guī)定的方式建立文件filenamep，若成功，則返回文件描述符fd一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（13）17:25:0647參數(shù)：filenamep—文件名路徑字符串指針mode—存取權(quán)限，創(chuàng)建成功后，存取權(quán)限記錄在相應(yīng)索引節(jié)點的i_mode中，fd—文件描述符，即用戶打開文件表中相應(yīng)文件表項的序號如fd=creat(“/home/home1/newfile”,0775);一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（14）17:25:06482）建立系統(tǒng)調(diào)用的主要工作①為新文件newfile分配磁盤索引節(jié)點inode和活動索引節(jié)點inode，并把索引節(jié)點inode編號與文件分量名newfile組成新目錄項，記到目錄/home/home1中。②在新文件所對應(yīng)的活動索引節(jié)點inode中置初值，如置存取權(quán)限i_mode為0775，連接計數(shù)i_nlink置為1等。③為新文件分配用戶打開文件表項和系統(tǒng)打開文件表項，置表項初值，如f_flag置寫標(biāo)志，讀寫位移f_offset清“0”。一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（15）17:25:0649④把用戶打開文件表項和系統(tǒng)打開文件表項及文件對應(yīng)的活動索引節(jié)點用指針連接起來，把文件描述字fd返回給調(diào)用者。一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（16）17:25:06506、刪除文件1）刪除系統(tǒng)調(diào)用形式為：unlink(filenamep)功能：如果所有用戶不再使用文件filenamep，則刪除之；否則，使用該文件的用戶數(shù)減1參數(shù)：filenamep—文件名路徑字符串指針2）刪除過程把指定文件從所在的目錄文件中除去。如果沒有連接用戶(i_link為“1”)，還要把文件占用的存儲空間釋放。在執(zhí)行刪除時，必須要求用戶對該文件具有“寫”操作權(quán)。一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（17）17:25:06517、打開文件1）調(diào)用方式

intfd,mode;char*filenamep;fd=open(filenamep,mode);功能：以mode規(guī)定的方式打開文件filenamep準(zhǔn)備操作參數(shù)：filenamep—文件名路徑字符串指針mode—打開方式：讀（0）、寫（1）或讀寫（2）fd—文件描述符一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（18）17:25:06522）打開過程若該文件未被打開，則執(zhí)行以下步驟：①檢索目錄，把它的外存索引節(jié)點復(fù)制到內(nèi)存活動索引節(jié)點表。②根據(jù)參數(shù)mode核對權(quán)限，如果非法，則這次打開失敗。③當(dāng)“打開”合法時，為文件分配用戶打開文件表項和系統(tǒng)打開文件表項，并為表項設(shè)置初值。通過指針建立這些表項與活動索引節(jié)點間的聯(lián)系。把文件描述字，即用戶打開文件表中相應(yīng)文件表項的序號返回給調(diào)用者。一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（19）17:25:0653若該文件已經(jīng)被其它進(jìn)程打開，則不執(zhí)行步驟①，僅把活動inode中的計數(shù)器i_count加1即可。i_count反映通過不同的系統(tǒng)打開文件表項來共享同一活動inode的進(jìn)程數(shù)目，它是以后執(zhí)行文件關(guān)閉操作時，活動inode能否被釋放的依據(jù)。一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（20）17:25:06548、關(guān)閉文件1）調(diào)用方式調(diào)用方式為：

intfd;close(fd);功能：關(guān)閉文件fd，不再操作參數(shù)：fd—文件描述符一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（21）17:25:06552）關(guān)閉過程①根據(jù)fd找到用戶打開文件表項，再找到系統(tǒng)打開文件表項。釋放用戶打開文件表項。②把對應(yīng)系統(tǒng)打開文件表項中的f_count減“1”，如果非“0”，說明還有進(jìn)程共享這一表項，不用釋放直接返回；否則釋放表項。③把活動索引節(jié)點中的i_count減“1”，若不為“0”，表明還有用戶進(jìn)程正在使用該文件，不用釋放而直接返回，否則在把該活動索引節(jié)點中的內(nèi)容復(fù)制回文件卷上的相應(yīng)磁盤索引節(jié)點中后，釋放該活動索引節(jié)點。一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（22）17:25:0656一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（7）…………讀/寫f_falg以相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)f_count=2讀寫位移f_offset索引節(jié)點指針f_inode=10………………讀/寫f_falg以相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)f_count讀寫位移f_offset索引節(jié)點指針f_inode=18…………2130用戶進(jìn)程10…21045…80255……2180用戶進(jìn)程2089用戶打開文件表用戶打開文件表系統(tǒng)打開文件表…………讀/寫i_mode以不相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)i_count=1物理地址i_addr[40]索引節(jié)點號i_number=120……讀/寫i_mode以不相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)i_count=1物理地址i_addr[40]索引節(jié)點號i_number=300…………0…1899活動inode表3010………OS……兩個進(jìn)程通過相同的系統(tǒng)打開文件表項訪問一個文件，即文件1文件1文件217:25:0657一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（8）…………讀/寫f_falg以相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)f_count=1讀寫位移f_offset索引節(jié)點指針f_inode=10………………讀/寫f_falg以相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)f_count=1讀寫位移f_offset索引節(jié)點指針f_inode=10…………2130用戶進(jìn)程10…21045…80255……1280用戶進(jìn)程2089用戶打開文件表用戶打開文件表系統(tǒng)打開文件表…………讀/寫i_mode以不相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)i_count=2物理地址i_addr[40]索引節(jié)點號i_number=120……讀/寫i_mode以不相同的讀寫位移共享該文件的進(jìn)程數(shù)i_count=1物理地址i_addr[40]索引節(jié)點號i_number=120…………0…1899活動inode表3010………OS……兩個進(jìn)程通過不相同的系統(tǒng)打開文件表項訪問一個文件，即文件1文件1文件217:25:0658f_count和i_count分別反映進(jìn)程動態(tài)地共享一個文件的兩種方式，f_count反映不同進(jìn)程通過同一個系統(tǒng)打開文件表項共享一個文件的情況，這時，不同進(jìn)程使用相同的讀寫位移指針f_offseti_count反映不同進(jìn)程通過不同系統(tǒng)打開文件表項共享一個文件的情況，這時，不同進(jìn)程使用不同的讀寫位移指針f_offset一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（23）17:25:0659一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（24）9、文件的讀/寫讀文件—將文件內(nèi)容加載到用戶數(shù)據(jù)區(qū)寫文件—將用戶數(shù)據(jù)區(qū)得信息寫入文件文件的讀寫位置由系統(tǒng)打開文件表中的f_offset決定17:25:0660一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（25）1）讀文件系統(tǒng)調(diào)用形式

intnr,fd,count;charbuf[];nr=read(fd,buf,count);功能：從文件fd從讀取count個字節(jié)到內(nèi)存buf中參數(shù)：fd—文件描述符buf—讀出信息應(yīng)送達(dá)的內(nèi)存地址count—欲讀出的字節(jié)數(shù)nr—實際讀出的字節(jié)數(shù)，可能小于欲讀出的字節(jié)數(shù)count17:25:0661一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（26）2）讀過程系統(tǒng)根據(jù)f_flag中的信息，檢查讀操作合法性再根據(jù)當(dāng)前位移量f_offset值，要求讀出的字節(jié)數(shù)count，及活動索引節(jié)點中i_addr指出的文件物理塊存放地址，把相應(yīng)的物理塊讀到塊設(shè)備緩沖區(qū)中然后再送到用戶主存區(qū)buf中17:25:0662一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（27）fdfp…f_flag(r/w)f_count(1)i_mode(x)f_flag(r/w)f_count(1)f_flag(r/w)f_count(1)f_offset(0)f_inode讀操作時文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系文件描述符用戶打開文件表活動inode表物理塊系統(tǒng)打開文件表i_nlink(1)i_addr(40)OS內(nèi)核空間用戶空間外存17:25:0663一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（28）3）寫文件系統(tǒng)調(diào)用形式nw=write(fd,buf,count);功能：將用戶主存區(qū)buf中的count個字節(jié)信息寫入文件fd中，返回實際寫入的字節(jié)數(shù)nw17:25:0664一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（29）10、文件的隨機(jī)存取系統(tǒng)調(diào)用的形式

longlseek;longoffset;intwhence,fd;fd=open(filename,mode);或者fd=creat(filename,mode);lseek(fd,offset,whence);功能：將文件fd的讀寫位置指針f_offset移動到offset和whence規(guī)定的位移處17:25:0665一、文件系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)（30）當(dāng)whence=0時，讀寫位置指針f_offset=offset當(dāng)whence=1時，讀寫位置指針f_offset=f_offset+offset17:25:0666二、文件共享（1）1、文件共享指不同用戶（進(jìn)程）共同使用同一個文件。目的：不同進(jìn)程完成共同任務(wù)，節(jié)省輔存空間，減少文件復(fù)制，從而減少I/O操作次數(shù)，避免多副本造成數(shù)據(jù)不一致文件共享的形式：1）靜態(tài)共享2）動態(tài)共享3）符號鏈接共享17:25:0667二、文件共享（2）2、文件的靜態(tài)共享1）靜態(tài)共享含義允許一個文件同時屬于多個目錄，但實際上文件僅有一處物理存儲，這種文件在物理上一處存儲、從多個目錄可到達(dá)該文件的“多對一關(guān)系”稱為文件鏈接特征：靜態(tài)共享的“靜態(tài)”體現(xiàn)在文件的鏈接關(guān)系與進(jìn)程是否運行無關(guān)17:25:0668二、文件共享（3）2）靜態(tài)共享的實現(xiàn)策略將不同目錄的索引結(jié)點inode號指定為同一文件的索引結(jié)點鏈接的實質(zhì)就是共享已存在文件的inode17:25:0669二、文件共享（4）3）靜態(tài)共享的實現(xiàn)文件鏈接的系統(tǒng)調(diào)用形式：

chat*oldnamep,*newnamep;link(oldnamep,newnamep);功能：將新文件newnamep與現(xiàn)存文件oldnamep鏈接17:25:0670二、文件共享（5）過程：①檢索目錄找到oldnamep所指向文件的索引節(jié)點inode編號。②再次檢索目錄找到newnamep所指文件的父目錄文件，并把已存在文件的索引節(jié)點inode編號與別名構(gòu)成一個目錄項，記入到該目錄中去。③把已存在文件索引節(jié)點inode的連接計數(shù)i_nlink加“1”。17:25:0671二、文件共享（6）B／homefei1myfile.cfei3fei2fei4fei5B／homefei1myfile.cfei3fei2fei4fei5link(“/home/fei1/myfile.c”,”/home/fei2/myfile.c”)文件鏈接17:25:0672二、文件共享（7）B／homefei1myfile.cfei3fei2fei4fei5Btestfile.c／homefei1myfile.cfei3fei2fei4fei5link(“/home/fei1/myfile.c”,”/home/fei3/fei4/testfile.c”)文件鏈接17:25:0673二、文件共享（8）4）文件鏈接的解除（及文件刪除）文件解除鏈接調(diào)用形式為：

unlink(namep)功能：將namep文件的索引節(jié)點inode的鏈接數(shù)i_nlink減“1”。若i_nlink值為“0”，則刪除該文件。刪除namep文件目錄項。解除鏈接與文件刪除功能是相同的 兩者執(zhí)行同一系統(tǒng)調(diào)用代碼。刪除文件是從文件主角度講的，解除文件連接是從共享文件的其他用戶角度講的。都要刪去目錄項，把i_nlink減“1”，不過，只有當(dāng)i_nlink減為“0”時，才真正刪除文件。17:25:0674二、文件共享（9）2、文件的動態(tài)共享1）文件動態(tài)共享的含義 是系統(tǒng)中不同的用戶進(jìn)程或同一用戶的不同進(jìn)程并發(fā)地訪問同一文件。2）文件動態(tài)共享的特征 這種共享關(guān)系只有當(dāng)用戶進(jìn)程存在時才可能出現(xiàn)，一旦用戶進(jìn)程消亡，其共享關(guān)系也就自動消失。17:25:0675二、文件共享（10）3）文件動態(tài)共享的具體形式文件動態(tài)共享時，不同進(jìn)程可能會讀寫文件的同一位置或不同位置，這就涉及到讀寫指針問題。17:25:0676二、文件共享（11）共用讀寫指針的情況當(dāng)兩個程序共享同一文件且共用讀寫指針時，這兩個程序的用戶打開文件表指向系統(tǒng)打開文件表中的同一表項。這時，系統(tǒng)打開文件表表項的訪問計數(shù)f_count值等于共用一個讀寫指針訪問一個文件的進(jìn)程數(shù)，即共用一個系統(tǒng)打開文件表表項的進(jìn)程數(shù)同一用戶父、子進(jìn)程協(xié)同完成任務(wù)，使用同一讀/寫位移，同步地對文件進(jìn)行操作。17:25:0677二、文件共享（12）UNIX/Linux系統(tǒng)同一用戶的父進(jìn)程使用fork創(chuàng)建子進(jìn)程前，若父進(jìn)程已經(jīng)打開某文件A，則文件A在系統(tǒng)打開文件表中存在一個表項，使用fork創(chuàng)建子進(jìn)程時，父進(jìn)程PCB被復(fù)制到子進(jìn)程PCB，文件A在系統(tǒng)打開文件表中的表項也一并復(fù)制給子進(jìn)程，導(dǎo)致兩個進(jìn)程共用相同的系統(tǒng)打開文件表項，使用相同的讀寫指針17:25:0678二、文件共享（13）系統(tǒng)打開文件表活動inode表file結(jié)構(gòu)…………活動的inode駐留主存i_count=1f_offsetf_count=2f_inode使用同一位移指針的文件共享fpfp父進(jìn)程的打開文件表……

父進(jìn)程fdfd……子進(jìn)程的打開文件表fd……

子進(jìn)程非駐留主存17:25:0679二、文件共享（14）用戶進(jìn)程1用戶進(jìn)程2用戶打開文件表用戶打開文件表系統(tǒng)打開文件表活動inode表OS兩個進(jìn)程通過相同的系統(tǒng)打開文件表項訪問一個文件，即文件1文件1文件217:25:0680二、文件共享（15）讀寫指針不同的情況當(dāng)兩個程序共享同一文件但讀寫指針不同時，這兩個程序各自的用戶打開文件表指向系統(tǒng)打開文件表中的不同表項，而這兩個表項又指向內(nèi)存活動inode表中的同一表項。兩個以上用戶共享文件，每個希望獨立地讀、寫文件，這時不能只設(shè)置一個讀寫位移指針，須為每個用戶進(jìn)程分別設(shè)置一個讀、寫位移指針。位移指針應(yīng)放在每個進(jìn)程用戶打開文件表的表目中。這樣，當(dāng)一個進(jìn)程讀、寫文件，并修改位移指針時，另一個進(jìn)程的位移指針不會隨之改變，從而，使兩個進(jìn)程能獨立地訪問同一文件。17:25:0681二、文件共享（16）對于UNIX/Linux系統(tǒng)，若先執(zhí)行fork創(chuàng)建子進(jìn)程后，父子進(jìn)程再打開同一文件，則在系統(tǒng)打開文件表中將產(chǎn)生指向同一個文件的兩個不同的表項，使兩個進(jìn)程以不同的讀寫位移指針訪問同一個文件。17:25:0682二、文件共享（17）fda進(jìn)程A的子進(jìn)程駐留主存活動inode表活動inode表……newfile活動的inodei_count=2

使用不同位移指針的文件共享fdafpafd……進(jìn)程B的打開文件表fdb……

進(jìn)程B非駐留主存進(jìn)程A的打開文件表……

進(jìn)程Afpb…f_offsetf_count=2f_flag(r)f_inodef_offsetf_count=1f_flag(r/w)f_inode系統(tǒng)打開文件表…進(jìn)程A的子進(jìn)程的打開文件表……fpa17:25:0683二、文件共享（18）用戶進(jìn)程1用戶進(jìn)程2用戶打開文件表用戶打開文件表系統(tǒng)打開文件表活動inode表OS兩個進(jìn)程通過不相同的系統(tǒng)打開文件表項訪問一個文件，即文件1文件1文件217:25:0684二、文件共享（19）3、文件的符號鏈接共享（類似于快捷方式）又稱軟鏈接，符號鏈接是一種只有文件名，不指向inode的文件，刪去符號鏈接，文件實體內(nèi)容依然存在符號鏈接只包含被鏈接文件的路徑名而不是它的inode號，文件所有者才具有指向inode的指針將文件名和自身的inode鏈接起來，稱為硬鏈接17:25:0685二、文件共享（20）優(yōu)點：能用于鏈接計算機(jī)系統(tǒng)中不同文件系統(tǒng)中的文件，可鏈接計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中不同機(jī)器上的文件，此時，僅需提供文件所在機(jī)器地址和該機(jī)器中文件的路徑名。缺點：搜索文件路徑開銷大，需要額外的空間查找存儲路徑。17:25:0686三、文件空間管理（1）輔存空間分配采用兩種辦法1）連續(xù)分配：文件存放在輔存空間連續(xù)存儲區(qū)中，在建立文件時，用戶必須給出文件大小，然后，查找到能滿足的連續(xù)存儲區(qū)供使用。17:25:0687三、文件空間管理（2）2）非連續(xù)分配：一種方法是以塊（扇區(qū)）為單位，扇區(qū)不一定要連續(xù)，同一文件的扇區(qū)按文件記錄的邏輯次序用鏈指針連接或位示圖指示。另一種方法是以簇為單位，簇是由若干個連續(xù)扇區(qū)組成的分配單位；實質(zhì)上是連續(xù)分配和非連續(xù)分配的結(jié)合。各個簇可以用鏈指針、索引表，位示圖來管理。17:25:0688幾種具體文件輔存空間管理方法1、字位映象表（位示圖）系統(tǒng)中每個盤塊對應(yīng)一個二進(jìn)制位，采用二進(jìn)制位來表示一個盤塊是否空閑。分配和回收時只需修改二進(jìn)制位值即可。2、空閑區(qū)表為外存上的所有空閑區(qū)建立一張空閑表，每個空閑區(qū)占一個表項，表項內(nèi)容包括空閑塊位置和連續(xù)空閑的塊數(shù)。一般用于連續(xù)分配，回收盤區(qū)時要考慮相鄰盤塊的合并問題。三、文件空間管理（3）17:25:06893、空閑塊鏈把所有空閑塊鏈接在一起，形成一個鏈表三、文件空間管理（4）17:25:06904、成組空閑塊鏈UNIX/Linux采用的一種外存管理方法，存儲空間分成512字節(jié)一塊。它將系統(tǒng)中的所有空閑盤塊分成若干組，每100個盤塊是一組，對于這些盤塊采用棧式管理方法，即分配盤塊時，從棧頂分配，相當(dāng)于空閑盤塊出棧；回收盤塊時，將盤塊加入棧頂，相當(dāng)于入棧。每組第一塊登記下一組空閑塊的盤物理塊號和空閑總數(shù)。三、文件空間管理（5）17:25:0691空閑塊成組連接法的分配舉例：若空閑盤塊組織如下：三、文件空間管理（6）17:25:0692三、文件空間管理（7）…s_nfree:50s_free[0]:s_free[1]:s_free[2]:…s_free[49]:…s_free[99]:…s_nfree:100s_free[0]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:0s_free[1]:…s_free[99]:301#349#201#299#101#199#1#99#............第一組99塊第二組100塊第三組100塊第四組50塊100#200#300#filsys專用塊棧頂棧底棧頂棧底棧頂棧底棧頂棧底17:25:0693三、文件空間管理（8）…s_nfree:50s_free[0]:s_free[1]:s_free[2]:…s_free[49]:…s_free[99]:…s_nfree:100s_free[0]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:0s_free[1]:…s_free[99]:301#349#201#299#101#199#1#99#............第一組99塊第二組100塊第三組100塊第四組50塊100#200#300#filsys專用塊#349#348...#300#299#298...#200#199#198...#100#99#98...#1棧頂棧底棧頂棧頂棧底棧頂棧底棧頂棧底棧頂棧底17:25:0694此時請求分配2個空閑盤塊，則349#、348#將會被分配，分配后s_nfree=48，結(jié)果如下圖所示：三、文件空間管理（9）17:25:0695三、文件空間管理（10）…s_nfree:48s_free[0]:s_free[1]:s_free[2]:…s_free[47]:s_free[48]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:0s_free[1]:…s_free[99]:301#349#201#299#101#199#1#99#............第一組99塊第二組100塊第三組100塊第四組50塊100#200#300#348#347#filsys棧頂棧底棧頂棧底棧頂棧底棧頂棧底17:25:0696三、文件空間管理（11）…s_nfree:48s_free[0]:s_free[1]:s_free[2]:…s_free[47]:s_free[48]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:0s_free[1]:…s_free[99]:301#349#201#299#101#199#1#99#............第一組99塊第二組100塊第三組100塊第四組50塊100#200#300#348#347#filsys#347...#300#299#298...#200#199#198...#100#99#98...#1棧頂棧底棧頂棧底棧頂棧底棧頂棧底棧頂棧底17:25:0697在此基礎(chǔ)上，若請求分配47個空閑盤塊，則347#、346#、……301#將會被依次分配，分配后s_nfree=1，結(jié)果如下圖所示：三、文件空間管理（12）17:25:0698三、文件空間管理（13）…s_nfree:1s_free[0]:s_free[1]:s_free[2]:…s_free[47]:s_free[48]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:0s_free[1]:…s_free[99]:301#349#201#299#101#199#1#99#............第一組99塊第二組100塊第三組100塊第四組50塊100#200#300#348#347#filsys棧底=棧頂棧頂棧底棧頂棧底棧頂棧底17:25:0699三、文件空間管理（14）…s_nfree:1s_free[0]:s_free[1]:s_free[2]:…s_free[47]:s_free[48]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:…s_free[99]:s_nfree:100s_free[0]:0s_free[1]:…s_free[99]:301#349#201#299#101#199#1#99#............第一組99塊第二組100塊第三組100塊第四組50塊100#200#300#348#347#filsys#300#299#298...#200#199#198...#100#99#98...#1棧頂棧底棧底=棧頂棧頂棧底棧頂棧底棧頂棧底17:25:06100在此基礎(chǔ)上，若請求分配1個空閑盤塊，則300#將會被分配。分配時，首先將300#盤