DOCX《第6章：文件系统》

第6章:文件系统 吕鸣松 (讲师) 东北大学 信息科学与工程学院 lvmingsong@ise.

neu.edu.cn 《操作系统原理》 2013年春季课程 主要内容 什么是文件与文件系统 文件的逻辑结构 外存分配方式 目录管理 文件存储空间的管理 文件的共享与保护 数据一致性检查 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 主要内容 什么是文件与文件系统 文件的逻辑结构 外存分配方式 目录管理 文件存储空间的管理 文件的共享与保护 数据一致性检查 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 文件、记录与数据项 数据项:是最低级的数据组织形式 基本数据项:用于描述一个对象的某种属性的字符集,又称数据元素或字段 组合数据项:由若干个基本数据项组成 记录 是一组相关数据项的集合,描述一个对象在某方面的属性 文件 由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的有序集合 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 文件、记录与数据项 文件是具有名字的数据项的集合 文件名:文件的标志符号 文件体:文件本身的信息 文件说明:文件存储和管理信息,如:文件名、文件内部标识、文件的存储地址、访问权限、访问时间等 文件的属性:文件类型、文件长度、文件的物理位置、文件的建立时间 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 文件、记录与数据项 三者的关系 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 文件类型 按用途分 系统文件、用户文件、库文件 按数据形式分 源文件、目标文件、可执行文件 按存取控制属性分 只执行文件、只读文件、读写文件 按组织形式和处理方式分 普通文件:ASCII码或二进制码组成的字符文件 目录文件:由文件目录组成 特殊文件:系统中各类I/O设备 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 文件系统模型 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 命令接口、程序接口 对文件存储空间的管理 对文件目录的管理 逻辑、物理地址转换机制 文件读写管理 文件共享与保护 文件、目录、 磁盘存储空间 文件系统模型 基本操作 创建文件、删除文件、读文件、写文件、截断文件、设置文件读写权限 文件打开与关闭 其它操作 对文件属性的操作 对目录的操作 系统调用等 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 文件系统层次结构 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 负责启动该设备上的I/O操作,处理I/O请求的完成 处理与磁盘或磁带交换的数据块 负责所有文件I/O的开始或结束 使用户和应用程序能够访问到记录 在应用程序和文件系统及保存数据的设备之间提供了一种标准接口 数据块记录文件系统层次结构 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 用户和程序命令 操作系统关注的问题 主要内容 什么是文件与文件系统 文件的逻辑结构 外存分配方式 目录管理 文件存储空间的管理 文件的共享与保护 数据一致性检查 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 文件分类 按存放时限分类 临时文件、永久文件、档案文件 按设备类型分类 磁盘文件、磁带文件、卡片文件、打印文件 按文件的组织结构分类 逻辑结构:从用户观点出发观察到的文件组织 物理结构:文件的存储结构,即文件在外存的存储组织形式 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 文件分类 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 无结构文件 文件体为字节流,不划分记录,顺序访问,每次读写访问可以指定任意数据长度 当前操作系统中常用的文件组织 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 累积文件(Pile) 文件体为无结构记录序列 通过分隔符来划分记录 各记录大小和组成可变 新记录总是添加到文件末尾,如日志log,或电子邮件的邮箱 检索必须从头开始 是一种简单的文件组织方式,当数据难以组织时使用 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 顺序文件 文件体由 大小相同、格式固定的排序记录序列 由一个主文件和一个临时文件组成 记录按某个关键字域排序,存放在主文件中 新记录暂时保存在临时文件中,定期归并入主文件,并按正确顺序产生一个新文件 访问时需要顺序搜索――慢 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 索引顺序文件 在顺序文件基础上,另外建立索引和溢出文件 在索引文件中,可将关键字域中的取值划分若干个区间,每个区间对应一个索引项,后者指向该区间的开头记录 新记录暂存于溢出文件中,定期归入主文件,需调整索引 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 索引文件 基本特征 主文件由记录组成,记录大小不必相同,不必排序,存放于主文件 另外建立索引,每个索引指向一个记录,索引项按照记录中的某个关键字域排序 对同一主文件,针对不同关键字域建立多个索引 索引文件的记录项通常较小,查找速度快,便于随机访问 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 哈希文件或直接文件 基本特征 由主文件和溢出文件组成 主文件由大小相同的记录组成 一个记录在文件中的位置,由哈希函数确定 addr = f( id ) 访问速度快,通常一次只访问一条记录 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 文件的存取 读 和 写 读:存储介质 ?内存 写:内存 ? 存储介质 顺序存取 按照文件信息的逻辑顺序依次存取,如,为存取记录Ri,必须先扫描过记录R1R2…Ri-1 随机存取(直接存取) 可以按照任意次序对文件进行读写操作,如可根据记录的编号来直接存取文件中任何一个记录 索引存取 对文件中的记录按某个数据项的值进行排列,从而可以根据键值来快速存取 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 主要内容 什么是文件与文件系统 文件的逻辑结构 外存分配方式 目录管理 文件存储空间的管理 文件的共享与保护 数据一致性检查 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 连续分配 原理 为每个文件分配一组相邻的磁盘块 只需记录第一个块的地址和总块数 优点:顺序访问,速度快 缺点:需要足够大的连续空间,文件长度事先已知 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 链接分配 隐式链接分配:在每个块中维护指向下一个块的指针 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 适用于连续访问 链接分配 显示链接分配 把用于链接物理块的指针显式的存放在内存的一张连接表中 《操作系统原理》――东北大学 第6章 文件系统 链接分配 例子 设磁盘块大小为1KB,硬盘大小为500MB,采用显式连接分配方式时,其FAT表需占多少存储空间?如果文件A占用硬盘的第