文件管理系统课件

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1、第七章 UNIX文件管理系统,文件系统的特点： 结构简单 管理规范 使用灵活,UNIX的文件类型,1. 普通文件以字节为单位的数据流,包括： 文本文件、源码文件、数据文件、可执行文件 文件属性(约40个，只列与使用有关的）： 文件名 文件索引号 字节数 最后访问时间 文件存取权限 属主名 属组名,例: 通过创建一个简单文件了解文件属性. $ vi test now is the time for all good people $ ls-l test -rw-r-r-1 zhang 36 sep 27 06:11 test $ od cd test (查阅文件内码表示信息),UNIX的文件命名

2、 命名规则比较随意 扩展名没有硬性规定 如可以指定: filea.exe 为文档文件 fileb.text为可执行文件 可以使用file命令判别文件类型。,3. 目录文件 目录是特殊文件类型，包括了文件名和文件描述信息的关连信息。UNIX目录项包括: . 目录/文件名 . 索引节点号,其中Inode通常为4字节，是磁盘中一个数组的索引号，该数组对应一个文件的属性信息，每个文件有唯一的索引号。 目录结构是树型的且仅有一个根。 目录树可以通过安装和卸载命令形成.,一个典型的文件系统目录结构,4. 特殊文件 将I/O设备看成文件的优点: 1) 文件与设备的输入输出尽量统一 2) 命令解释过程简单 3

3、) 设备和文件在操作系统内处于同等保护机制下 特殊文件又可分为: 块设备文件文件类型为b 字符设备文件文件类型为c,5. 有名管道文件（FIFO） 在IPC中进程通信有多种方式，如“管道”、“有名管道”或“sockets”。 “管道”是一片核心存储区，允许两个有关进程通过它进行通信，尤其是父子进程间的通信。 “有名管道”可当作文件使用，通信的两个进程在同一机器中，但可能相互无关，文件类型为p。 Socket是一个核心存储中的数据结构，通信的进程可以存在于网络中。,6. Link 文件 是一种文件共享的关联方式，符号连接文件是一种链接指针，它允许指向一个已存在的文件，可以共享该文件但不复制其文件

4、内容。文件类型为l。,UNIX文件许可机制,用ls -l命令会输出: -rwxr-xr-x 1 chr seis 4630 Feb 2 08:51 a.out -rw-r-r - 1 chr seis 732 Feb 2 08:50 abc.c (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 其中(1)项表示文件许可机制: 第一位判断文件类型（-，d , b , c, l, p) 后9位构成u, g, o用户对文件的使用权限,用户对文件及目录拥有的权限：,可用umask命令设置缺省许可机制： 777-“缺省许可机制”= “最终的权限默认值” 用chomd命令修改许可机制。系统的缺省许可

5、机制： 对一般文件：rw-r-r 对可执行文件及目录文件：rwxr-x r-x,UNIX文件系统设计问题,UNIX文件系统内部结构应适应UNIX的特点。 1.通常文件系统完成的工作 对辅存空间的管理 文件按名访问构建与存储介质无关的文件逻辑结构 确立文件存储结构确定不同介质的物理存放 执行对文件的操作读、写、打开、关闭 提供文件保护和共享机制,2. 一般文件管理系统结构,用户可见的文件组织结构： 堆。是一种最简单的组织形式，文件中的记录具有可变长度和可变域，按照数据到达的先后顺序排列。 顺序文件。是较常用的方式，文件中的记录有固定格式和固定的长度，可按固定顺序的固定域进行存放，并且每个记录有一

6、个关键字域。 索引顺序文件。是在顺序文件方式的基础上增加可随机访问关键字特征而形成的。 索引文件。是一种非常便于查询的文件结构，文件中的每个可能成为检索条件的域都可以建立索引，对记录的访问都通过索引完成。 直接文件（或称散列文件）。可以实现对磁盘中的任何一个地址进行直接访问，使用一个散列函数，每次散列函数的计算结果直接对应一个磁盘地址。,3. UNIX文件系统的管理与维护 1）系统中的一些特殊目录 /dev 逻辑设备目录 /bin, /usr/bin 用户命令目录 /sbin,/usr/sbin 系统命令 /lib, /usr/lib 用户库或系统库 /etc 系统管理员命令 /home 用户

7、注册目录 /tmp 临时文件目录,2）文件系统安装与拆卸 安装文件系统命令mount mount option filesystem mountpoint 说明： option可取： -h -输出该命令帮助信息 -V-输出该命令版本号 -a -按fstab文件所指位置安装所有文件系统 -F-为设备生成一个安装点 -r-安装的只读文件 -w-安装文件可读可写,filesystem:是要安装的文件系统，通常是/dev/device mountppint: 是安装点的描述信息，应已存在且不是/ /etc/fstab文件：是自动安装文件系统时读取的信息文件，它以下列格式列出每个要安装的文件系统： /d

8、ev/device /dir/to/mount ftype parameters fs_freq fs_passno /dev/device:需安装设备，如/dev/hda4 /dir/to/mount: 文件系统安装点 ftype：文件系统类型，如4.2、ufs、ext2、nfs等 Parameters：在-o选项后使用的参数 fs_freq：决定该文件系统是否使用垃圾箱 fs_passno：确定引导时检查磁盘的顺序,卸载文件系统umount umountoption filesystem option可取： -a-对所有在/etc/mtab中描述的文件卸载 -h-输出帮助信息并退出 -n-

9、卸载时不写/etc/mtab -r-当卸载失败时，重装成只读文件系统 -V-输出umount版本号,4. 物理卷与逻辑卷定义 物理卷每个独立硬盘称物理卷，使用时须分配一个特定的逻辑名，放在/dev中。例： /dev/hdisk0 /dev/hdisk1 物理分区物理卷中划分成同样大小的块是物理分区，可以是512-4KB 逻辑卷和逻辑分区逻辑卷是多个物理卷中部分物理分区的集合，逻辑卷由逻辑分区构成，且逻辑分区与物理分区相对应。 卷组由物理卷和逻辑卷构成，其中物理分区相同,相互关联结构如下：,逻辑卷的管理 每个卷组的物理结构:,卷组 描述,卷组 状态,数据存储块,每个逻辑卷的结构:,逻辑卷控制块,

10、逻辑存储块,5. UNIX文件系统结构 是分层的倒置树状结构：,/,dev,usr,sbin,etc,tmp,home,bin,team1,bin,bin,team2,man,2) 文件系统构造 UNIX文件系统按文件卷（volume)进行构造，通常文件卷与物理设备相对应。 用% df-k 可看到： filesystem kbytes used avail capacity mounted on /dev/dsk/cot3dos0 144951 89757 40706 69% / /dev/dsk/cot3dos6 625262 554204 7538 99% /usr /dev/dsk/co

11、t0dos2 195257 166310 9422 80% /home 文件系统的内部结构： 一个文件卷是一个文件系统，一个物理存储器中可有多个文件系统。,一个文件系统由四部分构成：,引导块=0#块,超级块=1#块,索引节点表=2-k#块,数据区=k+1-n#块,引导块（bootblock): 存放操作系统引导和启动代码，只有一个文件系统中具有引导代码，其余的引导块为空。 超级块（superblock): 存放文件系统及管理资源的描述信息：文件系统状态、索引节点信息、存储块信息。系统中有冗余备份。 索引节点表（I_node table): 存放本文件系统中每个文件的描述信息项，是BFD 表结构

12、 数据区（data are): 包含的文件数据及目录文件数据，空闲区块。,6. UNIX中的文件标识和存储,1)文件i-node中包括: 文件类型 文件许可机制 文件的uid,gid 文件被访问时间 链接数 文件长度 文件数据块指针,目录文件主要包括文件名和对应的文件索引节点号. 传统UNIX 目录文件登记项:,2字节 14字节 修改后的登记项： 4字节 255字节,索引号,本记录长,文件名长,文件名,2) 文件采用多重索引结构存储： 用直接寻址指针和间接寻址指针构成多重索引结构，便于文件访问。 设: 每物理盘块=512字节 每地址指针用4个字节表示 可知:一个文件占据的最大容量为: 10+1

13、28+1282 +1283 =2113674块,3) 目录中的文件如何与磁盘文件对应：,UNIX文件系统动态管理方法,UNIX通过对数据结构(如:超级块、索引节点、目录记录项等）实现对文件系统的管理，但在实现中还要建立一些动态数据结构。 1.文件数据结构的动态管理 内存超级块 活动索引节点表 用户打开文件表 系统打开文件表 安装表 动态数据结构与静态数据结构关联图,2. 文件的检索过程 以访问文件“/a/b”为例,说明文件的内部检索过程.,1)检索当前目录的索引节点 2)通过当前目录找到当前目录文件查出节点 3)检索索引节点 4)通过文件找到文件查出a的索引节点号 5)检索a的索引节点号 6)

14、找到a的目录文件,查出b的索引节点号 7)检索b,找到b的文件位置 8)访问文件b,3.文件共享的实现及应用 UNIX中有多种文件共享方式: 不同用户的不同级别共享 父子进程对文件的共享 文件的链接共享 使用硬链接及符号链接的命令: % lnabc.c xyz.c % ln-s xyz.c def.c （查看结构） 通过管道线的文件共享 管道文件的大小限定及访问特性,硬连接及符号链接原理图,返回,有关文件处理的系统调用,1.文件描述符 高级语言中的输入/输出库函数是对FILE类型的指针操作,c语言处理中自动打开stdin,stdout,stderr三个文件。 系统调用中用一个整形数描述打开的文

15、件，它就是文件描述符。 2. Creat/ link/ unlink系统调用 Creat 创建一个空文件或将已有文件截为空文件 调用格式：fd=creat(name,pmode),link 建立文件的连接 调用格式：status=link(name1,name2) status可以为0，-1 系统的全局变量errno记录着出错代码 unlink 删除连接文件 调用格式为：status=unlink(name) 状态与上条类似。 作用是：从目录文件中删除一个登记项,3. open/ close系统调用 Open 打开文件 调用格式：fd=open(name,rw-mode,pmode) 正常fd=3，表示打开文件的描述符， rw-mode是读写方式：0，1，2 close 关闭文件 调用格式：status=close(fd) 用fd指明欲关闭的文件。,4.read/ write系统调用 完成对文件的读写操作。 调用格式： n=read(fd,buffer,size); n=write(fd,buffer,size); 它们与高级语言中库函数很相似： n=fread(buffer,byte,record,fp); n=fwrite(buffer,byte,record,fp); 区别： 1）前者是对文件描述符fd操作，后者对指针fp操作 2）