操作系统os9-09

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1、1,第九章 文件系统,2,9.1 文件系统的概念 9.1.1 引言,动态,位置,3,9.1 文件系统的概念 9.1.2 文件,一、文件定义 1、文件是具有符号名的信息(数据)项的集合。 2、文件是具有符号名的记录的集合。,4,二、文件名 每个文件必须有一个唯一的文件名 系统、用户 文件名是一个有限长度的字符串。 WINDOWS系统中文件名： 文件名 文件扩展名,9.1 文件系统的概念 9.1.2 文件,5,文件扩展名： 不大于3个字符，一般用来表示文件的类型。 例如： C C语言源程序文件 COM 可执行文件（小模式） EXE 可执行文件（大模式） BAT 批处理文件 OBJ 目标文件 hus

2、t.txt ll.c ll.obj ll.exe,9.1 文件系统的概念 9.1.2 文件,6,UNIX(linux)系统中的文件名 文件名是一个字符串。 没有文件名和文件扩展名之分。 文件名中对英文字母的大小写是敏感的。 unix linux ll.c a .out aa AA,9.1 文件系统的概念 9.1.2 文件,7,三. 文件的分类 UNIX系统三类文件： 1、普通文件 普通文件是无结构的字符的集合。 2、目录文件 目录文件是由文件的目录项组成的文件。 3、特别文件 特别文件就是设备。,9.1 文件系统的概念 9.1.2 文件,8,四、文件的属性 文件属性反映文件的类型、存取控制等信

3、息。 UNIX系统中文件属性： 普通文件 d 目录文件 p 管道文件 c 字符型设备文件 b 块设备文件,9.1 文件系统的概念 9.1.2 文件,9,9.1.3 文件系统,文件系统是操作系统中负责管理和存取信息的软件机构，它是由管理文件所需的数据结构和相应的管理软件以及访问文件的一组操作组成。,10,9.1.3 文件系统,系统的角度:文件系统是负责文件存储空间管理的机构。 用户的角度:文件系统是用户在计算机上存储信息、使用信息的接口。,11,9.1.3 文件系统,文件系统的功能 1、文件操作的接口（命令）； 2、文件的共享机制； 3、文件存储介质的管理； 4、文件的存取控制机制及安全； 5、

4、文件及文件系统的备份和恢复； 6、文件的加密和解密。,12,9.2 文件的逻辑组织与存取方法 9.2.1 文件的组织,用户观点 研究 “思维”中的文件。称为逻辑文件。 研究的侧重点在于为用户提供一种逻辑结构清晰、使用简便的逻辑文件形式。用户将按照这种形式去存储、检索文件。,13,9.2 文件的逻辑组织与存取方法 9.2.1 文件的组织,实现观点 研究存储“介质”中的实际文件，称实际文件。 研究的侧重点是选择一些工作性能良好、介质利用率高的文件物理结构。系统将按照这种结构在存储介质上存放文件信息。,14,9.2 文件的逻辑组织与存取方法 9.2.1 文件的组织,文件逻辑结构 文件的逻辑结构是指用

5、户思维中文件的结构。 文件的物理结构 文件的物理结构是指文件在存储介质上的结构。 文件存储介质：磁盘(软盘、硬盘)、光盘、磁带。,15,16,9.2.2 文件的逻辑结构和存取方法,一、文件的逻辑结构 1、流式文件（无结构） 流式文件是字符的集合。文件的长度为所含字符数。 unix、Linux、Windows系统中的普通文件均属流式文件。,17,9.2.2 文件的逻辑结构和存取方法,2、记录式文件（结构） 记录式文件是符名记录的集合。 每个记录由相关的域构成。 例如: 学生登记表文件 xsdjb.dbf 姓名 学号 籍贯 通信地址 邮政编码 李铭 925678 武昌 武昌关山街125号 4300

6、74 司马乐 925679 北京 北京海军路88号 100034,18,9.2.2 文件的逻辑结构和存取方法,记录可按顺序编号为r1，r2，rn。 文件中所有记录的长度相同，则称为定长记录文件。文件大小 = 记录个数 记录长度 文件中所有记录的长度不相同，则称为变长记录文件。文件大小 = 文件中所有记录的长度之和。,19,9.2.2 文件的逻辑结构和存取方法,3、两种文件的比较 流式文件就象一张白纸，用户可将信息以任何格式写到纸上，没有格式上的限制。 记录式文件就象表格，用户按规定的格式填信息。 显然，记录式文件对用户的限制很大，使用起来不方便，被淘汰是理所当然的。,20,9.2.2 文件的逻

7、辑结构和存取方法,二、存取方法 顺序存取 后一次存取操作总是在前次的基础上进行的。每次操作不必给出操作开始的位置。 随机存取 每次存取操作都要指定操作的开始位置。,21,9.2.2 文件的逻辑结构和存取方法,在系统中提供文件存取操作有： n = read(fd,buffer,size); m = write(fd,buffer,size); 这两个操作总是从当前位置开始读（或写）。,22,9.2.2 文件的逻辑结构和存取方法,n = read(fd,buffer,size); 功能：从文件fd的当前位置开始读size字节到buffer的内存。 fd：文件描述符，由打开文件操作获得 buffer

8、：存放读文件内容（指针、结构、内存地址） size：读的字节数 返回：-1 读操作失败 0 读到文件结束符 0 实际读字节数,23,9.2.2 文件的逻辑结构和存取方法,n =write(fd,buffer,size); 功能：将buffer中的size字节写到指定的文件fd。 fd：文件描述符，由打开文件操作获得 buffer：存放写读文件内容（指针、结构、内存地址） size：写的字节数 返回：-1 读操作失败 0 实际写字节数，n = size。,24,9.2.2 文件的逻辑结构和存取方法,leek(fd,offset,mode) 调整文件的读写起始位置wrp的系统调用。 read、wr

9、ite之前执行leek操作，将文件的wrp调整到指定的位置。就实现了随机存取。 read、write之前不执行leek操作， read、write操作从当前位置开始。即顺序存取。,25,unix 文件读写指针的调整,position = lseek(fd, offset, reference); fd 文件描述 offset 为字节偏移量 reference 指出offset是从哪儿开始。 返回值: position 调整后的文件读写指针(RWP)。,26,unix 文件读写指针的调整,position的值有如下6种情况： reference=0 从当前读写指针指示的位置开始， 即： posi

10、tion =RWP offset； reference=1 从文件头开始，即：position=offset; reference=2 从文件的尾部开始， 即：position=文件大小offset， 、 reference值分别为3、4、5，与、相对应，只是offset的单位是字符块（512B），而不是字节。,27,unix 文件读写指针的调整,position = lseek(fd, 500,2);,n=read(fd,buffre,500);,例：读文件的最后500字节。,28,9.3 文件的物理结构,文件存储介质，格式化后就分成许多大小相等的单位磁盘块（物理块） 每个磁盘块(512字节

11、） 每个磁盘块有个编号，称磁盘块号(物理块号),29,9.3 文件的物理结构,30,9.3 文件的物理结构 9.3.1 连续文件,连续文件:文件的内容存放在连续编号的磁盘块中。,Flile 1 2000 100,Flile 2 1200 105,优点是什么？ 缺点在哪？,31,9.3 文件的物理结构 9.3.1 连续文件,评价 优点：结构简单，实现容易，不需要额外的开销。 缺点： 用户创建文件时要给出文件的大小； 不利于文件的动态增加和修改； 一个文件要求存放在连续编号的磁盘块中，空间利用率不高（类似于？）。 Unix、linux系统中仍保留了连续文件结构。,32,9.3.2 串联文件,文件的

12、内容存放在若干不要求连续编号的磁盘块中。 一个文件占用的磁盘块链接成一个磁盘块链，链接指针存放在每磁盘块的最末一个字(或第一个字)。,33,9.3.2 串联文件,文件目录,file1 109,user1 78,200,1203,34,9.3.2 串联文件 评价,评价 1. 存储空间利用率高； 2. 文件创建时用户不必指出文件的大小； 3. 文件动态扩充和修改容易； 4. 顺序存取效率高，随机存取效率太低。,35,9.3.3 文件照映,文件映照的技术，即把链接文件中的链接字集中在一结构中，这样既保持了链接文件的优点，也克服了其缺点。 Windows系统的FAT16、FAT32采用了文件映照。,3

13、6,9.3.3 文件照映,FAT文件磁盘格式,boot,FAT1,根目录区,文件数据区,FAT12 1.5 FAT16 2 FAT32 4（只用28位，高4位保留） 且取消了根目录区。,FAT2,37,Flile 1 3 4,Flile 2 2 2,9.3.3 文件照映,38,9.3.4 索引文件（随机文件）,随机文件有三种形式的结构： 直接地址结构 索引结构 计算寻址结构 索引结构是当代计算机操作系统中普遍采用的结构，如unix系统、Linux系统。,39,9.3.4 索引文件,Flile 1 2048,Flile 2 1000,磁盘空间,40,9.3.4 索引文件,索引文件结构 每个文件有

14、一个索引表，登记文件的逻辑块与物理块间的对应关系。 索引表位置：文件目录，文件中等。 索引表大小： 固定大小，非固定大小。,41,9.3.5 文件物理结构的比较,连续文件 优点：结构简单、存取效率高。 缺点： 动态增长和缩小系统开销很大； 文件创建时要求给出文件的大小； 存储空间利用率低。,42,9.3.5 文件物理结构的比较,串联文件 优点： 动态增长和缩小系统开销小； 文件创建时不要求给出文件的大小； 存储空间利用率高。 缺点：随机存取系统开销较大。,43,9.3.5 文件物理结构的比较,索引文件既适应于顺序存访问，也适应于随机访问，是一种比较 好的文件物理结构，存在索引表的空间开销和文件

15、索引的时间开销。 UNIX（linux）系统是采用了索引文件结构。,44,9.4 存储技术(自学),45,9.5 文件存储空间管理,教材上讲了几种文件存储空间管理的方法： 空白文件 空闲块链 位图 （自学）,46,9.5 文件存储空间管理,UNIX系统中每个子文件系统（一片软盘、一个硬盘的逻辑分区，一卷磁带）格式化后的结构,0,1,2,k,K+1,I 结点区,文件数据区,n,对换区,引导区,特别块,特别块：存放子文件系统的管理信息的数据结构。,47,Unix系统空闲磁盘空间管理,空闲磁盘块管理结构(特别块中) s-nfree 空闲块数 s_free100 空闲块块号 s_flock 锁位,48,9.5 文件存储空间管理 UNIX系统的空闲块的管理,49,9.5 文件存储空间管理 UNIX系统的空闲块的管理,alloc() s_nfree -; if(s_nfree = = 0) if(s_free0 = “”) sleep(pri,s_flock); a = s_free0; 将s_free0块读到filsys; return(a); else return(s_frees_nfree); ,50,9.5 文件存储空间管理 UNIX系统的空闲块的管理,free() if(s_nfree 100); s_frees_nfree = 释放磁盘块号； s_nf