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1、第七章 文 件 管 理,7.1 文件和文件系统 7.2 文件的逻辑结构 7.3 文件目录 7.4 文件共享,7.1 文件和文件系统,7.1.1 数据项、记录和文件,数据项是最低级的数据组织形式；记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。一个记录应包含哪些数据项，取决于需要描述对象的哪个方面。,文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合.,7.1.2 文件名和文件类型,1. 文件名和扩展名,按用途分类：系统文件、用户文件、库文件,2. 文件类型,按文件中数据的形式分类：源文件、目标文件、可执行文件 按存取控制属性分类：只执行文件、只读文件、读写文件 按组织形式和处
2、理方式分类：普通文件、目录文件、特殊文件,7.1.3 文件系统的层次结构,对象及其属性 文件、目录、磁盘存储空间,对对象操纵和管理的软件集合 文件管理系统的核心部分，包括：对文件存储空间的管理、对文件目录的管理、对文件读和写的管理、对文件的共享与保护、将文件的逻辑地址转换成物理地址。,3) 文件系统的接口 命令接口、程序接口,创建文件。 (2) 删除文件。 (3) 读文件。 (4) 写文件。 (5) 设置文件的读/写位置,7.1.4 文件操作,1. 最基本的文件操作,2. 文件的“打开”和“关闭”操作,3. 其它文件操作,2. 文件的“打开”和“关闭”操作,所谓“打开”，是指系统将指名文件的属
3、性(包括该文件在外存上的物理位置)从外存拷贝到内存打开文件表的一个表目中，并将该表目的编号(或称为索引)返回给用户。以后， 当用户再要求对该文件进行相应的操作时，便可利用系统所返回的索引号向系统提出操作请求。系统这时便可直接利用该索引号到打开文件表中去查找，从而避免了对该文件的再次检索。如果用户已不再需要对该文件实施相应的操作时，可利用“关闭”(close)系统调用来关闭此文件，OS将会把该文件从打开文件表中的表目上删除掉。,7.1.4 文件操作,7.2 文件的逻辑结构,在系统中的所有文件存在两种形式的文件结构： (1) 文件的逻辑结构(File Logical Structure) 用户所观
4、察到的文件组织形式，即文件由一系列的逻辑记录组成的，是用户可直接处理的数据及结构。又称为文件组织。,(2) 文件的物理结构，又称为文件的存储结构 文件在外存上的一种存储组织形式，是用户不能看见的。,7.2.1 文件逻辑结构的类型,顺序文件、 索引文件、 索引顺序文件。,按文件是否有结构分类,有结构文件 在记录式文件中，每个记录都用于描述实体集合的一个实体，各记录有着相同或不同数目的数据项。分为定长记录、变长记录。,2) 无结构文件 系统中运行的源程序、可执行文件、库函数等。即流文件。,2. 按文件的组织方式分类,7.2.2 顺序文件,1. 顺序文件的排列方式,(1)串结构。记录按存入时间的先后
5、排列，各记录之间的顺序与关键字无关。 (2)顺序结构。指文件中的所有记录按关键字(词)排列。,由一系列记录按某种顺序排列所形成的文件。,2. 顺序文件的优缺点,顺序文件的最佳应用场合，是在对诸记录进行批量存取；不适用于交互应用的场合；如果想增加或删除一个记录， 都比较困难。,7.2.3 记录寻址,1. 隐式寻址方式,2. 显式寻址方式 通过文件中记录的位置、利用关键字,7.2.4 索引文件(Index File),1. 按关键字建立索引,7.2.5 索引顺序文件(Index Sequential File),图 6-5 索引顺序文件,7.2.6 直接文件和哈希文件,1. 直接文件,对于直接文件
6、，则可根据给定的记录键值，直接获得指定记录的物理地址。换言之，记录键值本身就决定了记录的物理地址。这种由记录键值到记录物理地址的转换被称为键值转换(Key to address transformation)。组织直接文件的关键，在于用什么方法进行从记录值到物理地址的转换。,2. 哈希(Hash)文件,7.2.6 直接文件和哈希文件,利用Hash函数（或称散列函数）将关键字转换为相应记录的地址。,7.3 文 件 目 录,对目录管理的要求如下： 实现“按名存取”。 (2) 提高对目录的检索速度。 (3) 文件共享。 (4) 允许文件重名。,系统通过文件目录来组织文件。文件目录用于标识系统中的文件
7、及其物理地址，供检索时使用。,7.3.1 文件控制块和索引结点,文件控制块FCB(File Control Block) FCB是OS用来描述和控制文件的一个数据结构。 基本信息类 文件名 ； 文件物理位置 ； 文件逻辑结构 ； 文件的物理结构 (2) 存取控制信息类 (3) 使用信息类,FCB与文件一一对应，FCB的有序集合被称作文件目录，每个文件控制块被称为目录项。,2. 索引结点,检索目录文件只用到文件名，因此可将文件描述信息单独形成一个称为索引节点的数据结构，即i结点。在文件目录中的每个目录项仅由文件名和指向该文件所对应的i结点。,7.3.1 文件控制块和索引结点,UNIX目录文件,每
8、个文件建立两个索引： (1)磁盘索引结点(2)内存索引结点,7.3.2 简单的文件目录,1. 单级目录结构,单级目录的优点：简单且能实现按名存取。 缺点：(1) 查找速度慢 ；(2) 不允许重名 (3) 不便于实现文件共享,整个文件系统中只建立一张目录表。,2. 两级文件目录,7.3.2 简单的文件目录,每个用户建立一个用户文件目录UFD(User File Directory), 系统建立一个主文件目录MFD(Master File Directory).,7.3.3 树形结构目录,路径名 当前目录 相对路径名，绝对路径名,7.3.4 目录查询技术,1. 线性检索法,图 7-12 查找/us
9、r/ast/mbox的步骤,2. Hash方法,建立一张Hash索引文件目录，利用Hash方法进行查询。即系统利用用户提供的文件名，并将它转换为文件目录的索引值，再利用该索引值到目录中去查找。,7.3.4 目录查询技术,7.4 文 件 共 享,7.4.1 基于有向无循环图实现文件共享,1. 有向无循环图DAG(Directed Acyclic Graph),7.4.1 基于有向无循环图实现文件共享,2. 利用索引结点,7.4.1 基于有向无循环图实现文件共享,2. 利用索引结点,7.4.2 利用符号链实现文件共享,在利用符号链方式实现文件共享时，只是文件主才拥有指向其索引结点的指针；而共享该文件的其他用户，则只有该文件的路径名(存在于LINK类型的新文件)，并不拥有指向其索引结点的指针。这样， 也就不会发生在文件主删除一共享文件后留下一悬空指针的情况。当文件的拥有者把一个共享文件删除后， 其他用户试图通过符号链去访问一个已被删除的共享文件时，会因系统找不到该文件而使访问失败，于是再将符号链删除，此时不会产生任何影响。,
