文件的结构和存取方式

《文件的结构和存取方式》由会员分享，可在线阅读，更多相关《文件的结构和存取方式（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1?概述概述?文件的结构和存取方式文件的结构和存取方式?文件目录文件目录?文件系统的实现文件系统的实现?文件的使用文件的使用?文件系统的可靠性和安全性文件系统的可靠性和安全性?文件系统的性能问题文件系统的性能问题?文件系统举例文件系统举例第六章 文件管理第六章 文件管理所有的计算机应用程序都要： 存储信息，检索信息三个基本要求：所有的计算机应用程序都要： 存储信息，检索信息三个基本要求：?能够存储大量的信息能够存储大量的信息?长期保存信息长期保存信息?可以共享信息可以共享信息一、概述一、概述解决方案：解决方案： 把信息以一种单元，即文件的形式存储 在磁盘或其他外部介质上把信息以一种单元，即文件

2、的形式存储 在磁盘或其他外部介质上文件是通过操作系统来管理的，包括： 文件的结构、命名、存取、使用、保护 和实现方法文件是通过操作系统来管理的，包括： 文件的结构、命名、存取、使用、保护 和实现方法概述（续概述（续1）两种观点两种观点 用户观点：用户观点： 文件系统如何呈现在其面前：一个文件怎 样组织？如何命名？如何保护文件？可以 进行何种操作？等等文件系统如何呈现在其面前：一个文件怎 样组织？如何命名？如何保护文件？可以 进行何种操作？等等 操作系统观点：操作系统观点： 文件目录怎样实现？怎样管理存储空间？ 文件存储位置？磁盘实际运作方式(与设 备管理的接口)等等文件目录怎样实现？怎样管理存

3、储空间？ 文件存储位置？磁盘实际运作方式(与设 备管理的接口)等等概述（续概述（续2）（1）文件）文件 一组带标识的在逻辑上有完整意义的信息 项的序列一组带标识的在逻辑上有完整意义的信息 项的序列，这个标识为，这个标识为文件名文件名 信息项信息项：构成文件内容的基本单位 长度：单个字节，或多个字节 文件内容的意义：由文件的建立者和使用 者解释：构成文件内容的基本单位 长度：单个字节，或多个字节 文件内容的意义：由文件的建立者和使用 者解释1. 文件与文件系统文件与文件系统文件与文件系统（续文件与文件系统（续1）?各信息项之间具有顺序关系各信息项之间具有顺序关系信息项信息项 信息项信息项 . 信

4、息项信息项 . 信息项信息项编号：编号：0 1 i n-1读写指针读写指针2（2）文件系统）文件系统 操作系统中统一管理信息资源的一种软 件操作系统中统一管理信息资源的一种软 件，管理文件的存储、检索、更新，提 供安全可靠的共享和保护手段，并且方 便用户使用，管理文件的存储、检索、更新，提 供安全可靠的共享和保护手段，并且方 便用户使用文件与文件系统（续文件与文件系统（续2）（3）文件命名）文件命名 一种符号化名称一种符号化名称 文件命名规则文件命名规则： 长度，数字和特殊字符，大小写区分，是 否有自己的语法（例：支持文件扩展名） 例子： 长度，数字和特殊字符，大小写区分，是 否有自己的语法（

5、例：支持文件扩展名） 例子：.bak .c .f77 .gif .hlp .html .mpg .o .ps .tex .txt .zip文件与文件系统（续文件与文件系统（续2）（4）任务）任务?统一管理文件的存储空间，实施存储空 间的分配与回收统一管理文件的存储空间，实施存储空 间的分配与回收?实现文件的按名存取 名字空间实现文件的按名存取 名字空间映射映射存储空间存储空间文件与文件系统（续文件与文件系统（续3）?实现文件信息的共享，并提供文件的保护 和保密措施实现文件信息的共享，并提供文件的保护 和保密措施?向用户提供一个方便使用的接口（提供对 文件系统操作命令，以及提供对文件的操 作命令

6、：信息存取、加工等）向用户提供一个方便使用的接口（提供对 文件系统操作命令，以及提供对文件的操 作命令：信息存取、加工等）文件与文件系统（续文件与文件系统（续4）?系统维护及向用户提供有关信息系统维护及向用户提供有关信息?文件系统的执行效率文件系统的执行效率文件系统在操作系统接口中占的比例最 大，用户使用操作系统的感觉在很大程度上取 决于对文件系统的使用效果文件系统在操作系统接口中占的比例最 大，用户使用操作系统的感觉在很大程度上取 决于对文件系统的使用效果?提供与I/O的统一接口提供与I/O的统一接口文件与文件系统（续文件与文件系统（续5）（1）按文件性质和用途分类（1）按文件性质和用途分类

7、 系统文件：系统文件： 有关OS及有关系统所组成文件有关OS及有关系统所组成文件 用户文件： 库文件：用户文件： 库文件：标准子程序及常用应用程序组成 文件，允许用户使用但不能修改标准子程序及常用应用程序组成 文件，允许用户使用但不能修改2.文件的分类文件的分类3（2）按信息保存期限分类）按信息保存期限分类 临时文件；永久文件；档案文件临时文件；永久文件；档案文件 （3）按文件的保护方式分类）按文件的保护方式分类 只读文件；读写文件；可执行文件只读文件；读写文件；可执行文件 （4）按文件的逻辑结构分类）按文件的逻辑结构分类 流式文件；记录式文件流式文件；记录式文件文件的分类（续文件的分类（续1

8、）（5）按文件的物理结构分类）按文件的物理结构分类 顺序（连续）文件；链接文件；索引 文件顺序（连续）文件；链接文件；索引 文件 （6）UNIX系统将文件分为三类系统将文件分为三类 普通文件；目录文件；特殊文件（设 备文件，把外部设备也看作文件）普通文件；目录文件；特殊文件（设 备文件，把外部设备也看作文件）文件的分类（续文件的分类（续2）普通文件普通文件(regular) 包含的是用户的信息，一般为ASCII或二进 制文件(regular) 包含的是用户的信息，一般为ASCII或二进 制文件 目录文件目录文件(directory) 管理文件系统的系统文件(directory) 管理文件系统的

9、系统文件 特殊文件特殊文件(special file)(special file) 字符设备文件字符设备文件：与输入输出有关，用于模 仿串行I/O设备，例如终端，打印机，网络 等：与输入输出有关，用于模 仿串行I/O设备，例如终端，打印机，网络 等 块设备文件块设备文件：模仿磁盘：模仿磁盘文件的分类（续文件的分类（续3）1.文件的逻辑结构文件的逻辑结构从用户角度看文件，研究文件的组织形式从用户角度看文件，研究文件的组织形式二、文件的结构及文件存取方式二、文件的结构及文件存取方式一条记录一条记录一个字节一个字节字节序列 记录序列字节序列 记录序列树树（1）流式文件：构成文件的基本单位是字 符，文

10、件是有逻辑意义的、无结构的一串字 符的集合）流式文件：构成文件的基本单位是字 符，文件是有逻辑意义的、无结构的一串字 符的集合 文件：一个无结构字节序列文件：一个无结构字节序列 好处：提供很大的灵活性好处：提供很大的灵活性 （2）记录文件：文件是由若干个记录组成， 每个记录有一个键，可按键进行查找。）记录文件：文件是由若干个记录组成， 每个记录有一个键，可按键进行查找。 记录式文件是有结构的文件记录式文件是有结构的文件 文件：一个固定长度记录的序列，每 条记录有其内部结构文件：一个固定长度记录的序列，每 条记录有其内部结构文件的逻辑结构（续文件的逻辑结构（续1）磁盘，磁带，光盘 （磁盘，磁带，

11、光盘 （1）物理块）物理块(块块) 在文件系统中，文件的存储设备常常划分 为若干大小相等的物理块。同时也将文件 信息划分成相同大小的逻辑块（块），所 有块统一编号以块为单位进行信息的存储、传输、分配在文件系统中，文件的存储设备常常划分 为若干大小相等的物理块。同时也将文件 信息划分成相同大小的逻辑块（块），所 有块统一编号以块为单位进行信息的存储、传输、分配2. 存储介质存储介质4存储介质（续存储介质（续1）（2）磁带）磁带?永久保存大容量数据永久保存大容量数据?顺序存取设备：前面的物理块被存取访问 之后，才能存取后续的物理块的内容顺序存取设备：前面的物理块被存取访问 之后，才能存取后续的物理

12、块的内容?存取速度较慢：主要用于后备存储，或存 储不经常用的信息，或用于传递数据的介 质存取速度较慢：主要用于后备存储，或存 储不经常用的信息，或用于传递数据的介 质第第i块 间隙 第块 间隙 第i+1块块（3）磁盘 直接（随机）存取设备： 存取磁盘上任一物理块的时间不依赖于 该物理块所处的位置）磁盘 直接（随机）存取设备： 存取磁盘上任一物理块的时间不依赖于 该物理块所处的位置存储介质（续存储介质（续2）磁道磁道扇区扇区柱面柱面扇区扇区磁臂磁臂磁头磁头存储介质（续存储介质（续 3）信息记录在磁道上，多个盘片，正反两面 都用来记录信息，每面一个磁头 所有盘面中处于同一磁道号上的所有磁道 组成一

13、个柱面 物理地址形式：信息记录在磁道上，多个盘片，正反两面 都用来记录信息，每面一个磁头 所有盘面中处于同一磁道号上的所有磁道 组成一个柱面 物理地址形式：?磁头号（盘面号）磁头号（盘面号）?磁道号（柱面号）磁道号（柱面号）?扇区号扇区号存储介质（续存储介质（续4）磁盘系统由磁盘本身和驱动控制设备组 成，实际存取读写的动作过程是由磁盘 驱动控制设备按照主机要求完成的 一次访盘请求： 读磁盘系统由磁盘本身和驱动控制设备组 成，实际存取读写的动作过程是由磁盘 驱动控制设备按照主机要求完成的 一次访盘请求： 读/写，磁盘地址（设备号，柱面号，磁头 号，扇区号），内存地址（源写，磁盘地址（设备号，柱面

14、号，磁头 号，扇区号），内存地址（源/目）目）存储介质（续存储介质（续5）完成过程由三个动作组成：完成过程由三个动作组成：?寻道（时间）：磁头移动定位到指定磁道寻道（时间）：磁头移动定位到指定磁道?旋转延迟（时间）：等待指定扇区从磁头 下旋转经过旋转延迟（时间）：等待指定扇区从磁头 下旋转经过?数据传输（时间）：数据在磁盘与内存之 间的实际传输数据传输（时间）：数据在磁盘与内存之 间的实际传输存储介质（续存储介质（续5）5（4）光盘光盘容量大，速度快，价格便宜，可读写光盘的空间结构与磁盘类似）光盘光盘容量大，速度快，价格便宜，可读写光盘的空间结构与磁盘类似存储介质（续存储介质（续6）（5）外存

15、的特点）外存的特点?容量大，断电后仍可保存信息，速度较 慢，成本较低容量大，断电后仍可保存信息，速度较 慢，成本较低?由两部分组成：驱动部分由两部分组成：驱动部分 + 存储介质存储介质?种类很多种类很多?外存空间组织、地址与存取方式非常复杂外存空间组织、地址与存取方式非常复杂?I/O过程方式非常复杂过程方式非常复杂存储介质（续存储介质（续7）要求：要求：?在读写外存时不涉及硬件细节，使用逻辑地址和逻 辑操作在读写外存时不涉及硬件细节，使用逻辑地址和逻 辑操作（方便）（方便）?存取速度尽可能快，容量大且空间利用率高存取速度尽可能快，容量大且空间利用率高（效 率）（效 率）?外存上存放的信息安全可

16、靠，防止来自硬件的故障 和他人的侵权外存上存放的信息安全可靠，防止来自硬件的故障 和他人的侵权（安全）（安全）?可以方便地共享，动态扩缩可以方便地共享，动态扩缩?携带方便、可拆卸携带方便、可拆卸?了解存储情况和使用情况了解存储情况和使用情况?以尽可能小的代价完成上述要求以尽可能小的代价完成上述要求存储介质（续存储介质（续8）从系统的角度来看文件，从文件在物理 介质上的存放方式来研究文件 （从系统的角度来看文件，从文件在物理 介质上的存放方式来研究文件 （1）连续结构（顺序） 文件的信息存放在若干连续的物理块中 优点）连续结构（顺序） 文件的信息存放在若干连续的物理块中 优点: ?简单简单?支持顺序存取和随机存取支持顺序存取和随机存取?顺序存取速度快顺序存取速度快?所需的磁盘寻道次数和寻道时间最少所需的磁盘寻道次数和寻道时间最少3.文件的物理结构文件的物理结构012345678910111213141516171819202122232425