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1、8.2.2 文件的物理结构及存储设备n(3) 索引文件索引文件是由系统为每个文件建立一张索引表，表中 标明文件的逻辑块号所对应物理块号，索引表自身的物理 地址由FCB给出。 索引表结构 ：索引文件n这种方法克服了链接文件对随机存取的限制。n把所有的指针放在一起：索引块n每个文件都有它自己的索引块n索引块的第 i 个条目指向文件的第 i 个块（随机 存取）n一个索引块类似于内存分配中的一个页表n索引文件的开销要比链接文件大，尤其如果每 个文件只有很少的块时，会造成其余索引块的 浪费。索引分配a.outa.out1616目录项（条目目录项（条目 ）文件名文件名索引块索引块0000010102020
2、303040405050606070708080909101011111212131314141515161617171818191920202121222223232424252526262727282829293030313132323333343435353636373738383939404041414242434344444545464647474848494950505151525253535454555556565757585859592121 2222 2323 4444 5353 5656 nilnil0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9
3、 9 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 3 3. . . . . .索引块索引块 (16) (16)8.2.2 文件的物理结构及存储设备如果索引表很大，超过了一个物理块，则系 统势必要像处理其他文件一样，来处理索引表的 物理存放方式，这样不利于索引表的动态增删。 解决的办法是采用多重索引的方式，也就是说， 当索引表所指的物理块超过一块时，再增加一个 次级索引表。这样，在高一级索引表表项里所指 向的物理块中并不存放实际的文件信息，而是存 放的一个索引表，在这个次一级的索引表中所指 向的物理块才是存放的文件信息。如果需要，可 以增加到3级以上的多级索引。 链接索引块a.out
4、a.out1616directory entrydirectory entryfilenamefilenameindex blockindex block0000 0101 0202 0303 0404 0505 0606 0707 0808 0909 1010 1111 1212 1313 1414 1515 1616 1717 1818 1919 2020 2121 2222 2323 2424 2525 2626 2727 2828 2929 3030 3131 3232 3333 3434 3535 3636 3737 3838 3939 4040 4141 4242 4343 444
5、4 4545 4646 4747 4848 4949 5050 5151 5252 5353 5454 5555 5656 5757 5858 5959 39392121 2222 2323 4444 5353 5656. . . . . . . . . . . . . . . . . . .0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 91010 1111 1212. . . . . .255255index blockindex block (16) (16)nilnil5757 5959 4040 4141 nilnil0 0 1 1 2 2 3 3 4 4
6、 5 5 6 6 7 7 8 8 9 91010 1111 1212. . . . . .255255index blockindex block (39) (39)多层索引a.outa.out1616directory entrydirectory entryfilenamefilenameindex blockindex block0000 0101 0202 0303 0404 0505 0606 0707 0808 0909 1010 1111 1212 1313 1414 1515 1616 1717 1818 1919 2020 2121 2222 2323 2424 2525 2
7、626 2727 2828 2929 3030 3131 3232 3333 3434 3535 3636 3737 3838 3939 4040 4141 4242 4343 4444 4545 4646 4747 4848 4949 5050 5151 5252 5353 5454 5555 5656 5757 5858 59592626 3434 1010 4343 nilnil0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 91010 1111 1212. . . . . .255255top level index blocktop level index
8、 block (16) (16). . . . . . . . . . .0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 91010 1111 1212. . . . . .255255. . . . . . . . . . .0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 91010 1111 1212. . . . . .255255. . . . . . . . . . .0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 91010 1111 1212. . . . . .255255. . . . . .
9、 . . . . .0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 91010 1111 1212. . . . . .255255secondary index blockssecondary index blocks组合链接/多层索引The Unix inodeThe Unix inodeowner, groupowner, group timestampstimestamps sizesizedirect blocksdirect blockssingle indirectsingle indirect double indirectdouble indire
10、ct triple indirecttriple indirectblock (data)block (data)block (data)block (data)block (data)block (data)block (data)block (data)block (data)block (data)block (data)block (data)block (data)block (data)block (data)block (data)block (data)block (data). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(filename
11、is not(filename is not stored in the inode)stored in the inode)index blockindex block(Used in BSD Unix)(Used in BSD Unix)8.2.2 文件的物理结构及存储设备2. 文件的存储设备n文件的存储设备分为不可重复使用的 和可重复使用的两类。n不可重复使用的文件存储设备也称为 I/O式字符设备，如打印纸等。n可重复使用的文件存储设备有磁带、 磁盘、光盘等，也称块设备。 8.2.2 文件的物理结构及存储设备两种典型的存储设备特性及存取方法。n(1) 顺序存取设备 顺序存取设备通常是指那
12、些容量大、价格低的存储设 备。 n(2) 直接存取设备 光盘、磁盘都是一种可直接存取的存储设备(磁盘又分 为硬盘和软盘)。n 磁盘 磁盘是一种可直接存取(按地址存取)的存储设备，它把信息记 录在盘片上，每个盘片有正反两面。n 只读型光盘 光盘存储器是利用光学原理存取信息的存储设备 8.2.2 文件的物理结构及存储设备3. 文件结构、存储设备与存取方式 综上所述，文件的物理结构，必须适应文件的存储设 备，而不同的存储设备的特性，又决定了其上的文件 的存取方式，下面以磁盘和磁带存储设备为例，简要 说明3者的关系：n 磁盘上的文件结构为连续时，其存取方式一般为顺 序或随机。 当文件为连续方式时，存取
13、方式通常为顺序的。n 磁带上的文件结构为连续时，其存取方式一般为顺 序存取。 当其上文件为索引文件时，存取方式可为顺序、随机 两种形式。8.3 文件管理8.3.1 文件目录结构 1. 文件目录n文件系统为程序和用户提供了按文件名 存取文件的机制，而将文件名转换为存 储地址，以及对文件实施控制管理则需 通过文件目录来实现。n文件目录的管理和文件存储空间的管理 已成为文件管理的重要内容。8.3.1 文件目录结构一个文件由文件说明和文件体组成。文件说明部分包 括文件的基本信息、存取控制信息和文件使用信息。n 基本信息包括：n文件名，用于标识一个文件的符号名。n文件物理位置，标明文件内容在外存上的存储
14、位置。n文件结构，指示文件的逻辑结构和物理结构。它决定了文件 的寻址方式。n 存取信息包括：各类用户(包括文件主、核准用户、 普通用户等)的存取权限，实现文件的共享及保密。n 使用信息包括：文件创建、修改的日期和时间，以 及当前使用的状态信息。8.3.1 文件目录结构n文件系统将这些说明部分的全部信息集中起 来，以一个数据结构的形式表示，称此结构 为文件控制块FCB (File Control Block)。n文件目录由文件控制块组成。文件系统在每 个文件建立时都要为它建立一个文件目录。 文件目录用于文件描述和文件控制，实现按 名存取和文件信息共享与保护，随文件的建 立而创建，随文件的删除而消
15、亡。n不同的操作系统有不同的文件目录。 8.3.1 文件目录结构n下面以UNIX文件目录为 例加以说明。nUNIX系统的文件目录由 目录项和索引节点两部分 组成（i节点加快文件 检索方法之一）。目录项 占16B，其中14B为文件 名，2B为指向文件说明 信息的索引节点的指针， 每个索引节点占64B，包 括文件属性、文件共享目 录数、时间、文件存放块 号、文件长度等说明信息 。8.3.1 文件目录结构2. 文件目录结构n文件目录是由文件说明组成的，若干个 文件目录组成一个专门的目录文件，目 录文件的结构如何，关系到文件的存取 速度和文件的共享及安全特性。n文件目录结构是指专门的目录文件的组 织形
16、式。常用的目录结构有单级目录， 二级目录和多级目录。8.3.1 文件目录结构n(1) 单级目录 文件系统在每个存储设备上仅建立一个目录文 件的目录结构，称为单级目录(或称一级目录)。目 录文件中的每一目录项(或称一条记录)对应一个文 件目录，它包含相对的数据项(文件名及扩展名、 物理地址、说明信息)，如图所示。8.3.1 文件目录结构n单级目录的优点是结构简单，通过管理 其目录文件，便可实现对文件信息的管 理。 n单级目录的特点是：n 搜索范围宽。n 不允许文件重名。n 不便于文件共享。 8.3.1 文件目录结构n(2) 二级目录结构二级目录结构将存储在设备上的目录文件 分成两级：第一级为系统目录(称主目录MFD) ，它包含了用户目录名和指向该用户目录的指 针；第二级为用户目录(称UFD)，它包含了该 用户所有文件的文件目录，该文件目录和上述 单级的目录一样，包含了相应文件的名字，物 理地址等。 8.3.1 文件目录结构二级目录结构: 8.3.1 文件目录结构n(3) 多级目录结构n采用树型数据结构方法，便形成一
