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1、第第5章章 文件管理文件管理文件系统概述文件系统概述文件的结构和存取方式文件的结构和存取方式文件的使用文件的使用文件目录文件目录文件存储空间的管理文件存储空间的管理文件共享与保护文件共享与保护文件系统的性能问题文件系统的性能问题谰箕篮鸿功照涎视峡色喂鬼屁非纲荫盒喜调澜窑淄守甲姬占寸化餐亮仇跑第五章整理ppt文件管理5.1.1 文件的概念文件的概念 1. 文件文件 外存中具有符号名的一组有逻辑意义的信息项外存中具有符号名的一组有逻辑意义的信息项的集合的集合。2. 文件系统文件系统 指指OS中管理文件的那一部分软件。它负责管理中管理文件的那一部分软件。它负责管理文件的存储、检索、更新，提供安全可靠
2、的共文件的存储、检索、更新，提供安全可靠的共享和保护手段，并享和保护手段，并为用户提供一整套方便有效为用户提供一整套方便有效的文件使用和操作方法的文件使用和操作方法。它在它在OS接口中占比例接口中占比例最大，是最大，是I/O系统的上层软件。文件系统面向用系统的上层软件。文件系统面向用户的主要任务是实现文件的户的主要任务是实现文件的“按名存取按名存取”。捶棍磷淑胃泌符稗完烬娩韩哭瓜皱闽试矢贱渔许绦粤旅锨局榔狡赚烹奖肖第五章整理ppt文件管理5.1.2 文件分类文件分类 分类角度多。比如，可按文件的用途、文件中分类角度多。比如，可按文件的用途、文件中数据的形式、存取控制属性、文件信息的保存数据的形
3、式、存取控制属性、文件信息的保存期限、文件的逻辑结构、文件的物理结构等进期限、文件的逻辑结构、文件的物理结构等进行分类。行分类。UNIX系统将文件分为三类系统将文件分为三类: 普通文件普通文件(包括用户的包括用户的ASCIIASCII或二进制文件或二进制文件)； 目录文件目录文件； 特殊文件特殊文件（设备文件设备文件，管道，套接字，符号链，管道，套接字，符号链等）等）俯蓟屯莉钥烘烘耳钨朝收涡港崔莽涪昧恢虎佯师筷谜涌枷莆闻州届搏剧匡第五章整理ppt文件管理5.1.3 5.1.5 文件结构与存取方法文件结构与存取方法 文件的结构指文件中信息的配置和构造方式，有逻辑结文件的结构指文件中信息的配置和构
4、造方式，有逻辑结构和物理结构之分。构和物理结构之分。1. 文件的逻辑结构文件的逻辑结构用户眼中文件信息的组织形式叫文件的逻辑结构。它用户眼中文件信息的组织形式叫文件的逻辑结构。它包括记录式文件和流式文件两种，每种文件信息的逻包括记录式文件和流式文件两种，每种文件信息的逻辑单位分别是记录和字符。辑单位分别是记录和字符。UNIX系统视所有文件的逻辑结构为无结构的流式文系统视所有文件的逻辑结构为无结构的流式文件件早期有结构的记录式文件又分定长和不定长两种，流早期有结构的记录式文件又分定长和不定长两种，流式文件可看作特殊的定长记录式文件式文件可看作特殊的定长记录式文件文件的逻辑结构与文件的存储介质无关
5、文件的逻辑结构与文件的存储介质无关沃哲奸疥再多足袱夫逃决霉腹撼廓枯搬屠里并池薯惯蓝招俏鹿笋翅沥漠眷第五章整理ppt文件管理2. 文件的物理结构文件的物理结构系统眼中文件系统眼中文件信息的组织形式叫文件的物理信息的组织形式叫文件的物理结构。它包括顺序文件、链接文件、索引文结构。它包括顺序文件、链接文件、索引文件三种件三种（实为连续文件与不连续文件两大类）（实为连续文件与不连续文件两大类）文件的物理结构也叫文件的存储结构，指文文件的物理结构也叫文件的存储结构，指文件在外存上的存储组织形式，它与存储介质件在外存上的存储组织形式，它与存储介质的性能和外存的分配方式有关的性能和外存的分配方式有关顺序文件
6、：顺序文件：文件的信息存放在若干连续的物文件的信息存放在若干连续的物理块中。特点理块中。特点:实现简单，顺序存取速度快，实现简单，顺序存取速度快，但分配慢，外存碎片多但分配慢，外存碎片多（似内存的可重定位可变分（似内存的可重定位可变分区分配）区分配）费拍步盆写备盖乍厚惭绚查平咯惟聋祸羌糠悸饺蔬喀厨指诣焉债麻验运揍第五章整理ppt文件管理012345678910111213141516171819202122232425262728293031文件名文件名 始址始址 块数块数count 0 2tr 14 3mail 19 6list 28 4f 6 2 文件目录文件目录countftrmaill
7、ist磁盘空间连续分配产生顺序文件：磁盘空间连续分配产生顺序文件：磁盘空间磁盘空间熄志修耍陪啡科肯顾狄膏打炙掩涝馏六泳磋唇骑腑寡违坷盘继锚吱铰些叁第五章整理ppt文件管理链接文件：一个文件的信息存放在若干链接文件：一个文件的信息存放在若干不连续的物理块中，各块之间通过指针连不连续的物理块中，各块之间通过指针连接。特点：提高了磁盘空间利用率接。特点：提高了磁盘空间利用率,不存不存在外部碎片问题，有利于文件长度动态变在外部碎片问题，有利于文件长度动态变化，但存取速度慢（不适合随机存取，寻化，但存取速度慢（不适合随机存取，寻道时间长），可靠性差，指针占空间。道时间长），可靠性差，指针占空间。链接文件
8、按链接指针的不同实现又分为链接文件按链接指针的不同实现又分为隐式链接文件和显式链接文件，隐式链接文件和显式链接文件，MS DOS、Windows中采用的是后者，其中采用的是后者，其FAT和簇的和簇的概念是传统链接结构的变形概念是传统链接结构的变形航兹魔刻斤峙漫伤岁辅包泣岭劲黎猛傅淫啪趴炸迪毛牲卖胜矣谆汀颁堂敝第五章整理ppt文件管理文件名文件名 始址始址 末址末址jeep 9 25文件目录文件目录01234567891011121314151617181920212223242526272829303111016-125磁盘空间链接式分配产生链接文件：磁盘空间链接式分配产生链接文件：磁盘空间磁
9、盘空间拘斗瘁阅辊调学每赌朴呈揉怪敢柬戎敝叠张殃只宵困锣培评邢脉韵罢门成第五章整理ppt文件管理索引文件：一个文件的信息存放在若干不连续索引文件：一个文件的信息存放在若干不连续物理块中，系统为每个文件建立一个索引表，物理块中，系统为每个文件建立一个索引表，并将这些物理块号存放在其中并将这些物理块号存放在其中一个索引表就是磁盘块地址数组一个索引表就是磁盘块地址数组,其中第其中第i个条个条目指向文件的第目指向文件的第i块块索引表组织索引表组织: :单级索引、多级索引、单级索引、多级索引、HashHash索引。索引。UNIXUNIX文件系统采用多级索引结构文件系统采用多级索引结构特点：既能顺序存取，又
10、能随机存取，支持文特点：既能顺序存取，又能随机存取，支持文件长度动态变化，外存利用率高，但索引表需件长度动态变化，外存利用率高，但索引表需占额外空间。占额外空间。徽液瘴块抨祈受喊匆棕汉卧扯呈考蛔嘎署烦庭浑校赞汉桂龙克叮峡垛窥糠第五章整理ppt文件管理012345678910111213141516171819202122232425262728293031文件名文件名 索引表地址索引表地址文件目录文件目录Jeep 19 917 11025 -1 -1 -119磁盘空间索引式分配产生索引文件：磁盘空间索引式分配产生索引文件：文件jeep的单级索引表摸冉秩主销教骆人诸赣蚜风份彬哎柿勒砒柄柬右渡淬痞
11、啼椭宛慨序淳京渝第五章整理ppt文件管理UNIX System V 采用多级混合采用多级混合 索引方式索引方式索引结点中的索引结点中的13个地址项个地址项十十个个直直接接地地址址项项三次间接地址块三次间接地址块一次间接地址块一次间接地址块二次间接块二次间接块一次间接块一次间接块一次间接块一次间接块二次间接块二次间接块物理块物理块物理块物理块物理块物理块设每个盘块设每个盘块4kB，每个盘块号，每个盘块号4B，则采用，则采用3次间址可表示的文件最大长度为：次间址可表示的文件最大长度为：4T+4G+4M+40K(B)眺参舀舜硕傀熄链套哺听握邢婚拟瞻憾册弯唬桩惜擎殆沸按腔戒笛寺霄她第五章整理ppt文件
12、管理3. 3. 文件的存取方式文件的存取方式当今当今OS支持的文件存取方式主要有顺序存取和支持的文件存取方式主要有顺序存取和随机存取两种。随机存取两种。顺序存取顺序存取 对文件中的信息按逻辑顺序进行读对文件中的信息按逻辑顺序进行读/ /写的存取写的存取方式称顺序存取方式称顺序存取随机存取随机存取 对文件中的信息按任意顺序进行读对文件中的信息按任意顺序进行读/ /写的存取写的存取方式称随机存取方式称随机存取早期系统中记录式文件所对应的第三种存取早期系统中记录式文件所对应的第三种存取方式方式按键存取按键存取现在多见于现在多见于DBMS中中件馋丰愧呐示疯赏除督绩侵镀当瑶陵墒惮兽尧笺擦法证管概肇赖课碗
13、品费第五章整理ppt文件管理4. 4. 文件的文件的存储介质存储介质磁带，磁盘，光盘，优盘，磁带，磁盘，光盘，优盘，以块为单位进行信息的存储、传输、分配以块为单位进行信息的存储、传输、分配磁带：顺序存取设备，前面的物理块被存取磁带：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。访问之后，才能存取后续的物理块的内容。存取速度较慢，现在主要用于后备存储。存取速度较慢，现在主要用于后备存储。磁盘：可编址的随机存取设备，存取磁盘上磁盘：可编址的随机存取设备，存取磁盘上任一物理块的时间不依赖于该物理块所处的任一物理块的时间不依赖于该物理块所处的位置。位置。光盘、优盘：可移动磁盘的
14、改进、变形物。光盘、优盘：可移动磁盘的改进、变形物。煮随裳惺疮字案卡俩粘膝谣蚌桶鸳搂庞拷蓝冷嘘洪软樊催就稽王败啼限钮第五章整理ppt文件管理 文件的存取方式不仅与文件的结构有关，还与文件的存取方式不仅与文件的结构有关，还与文件所在存储介质的性能有关，如下表所示：文件所在存储介质的性能有关，如下表所示：5. 文件结构、文件存取方式与文件存储介质的关系文件结构、文件存取方式与文件存储介质的关系存储介质存储介质物理结构物理结构存取方式存取方式磁带磁带顺序结构顺序结构顺序存取顺序存取磁盘磁盘顺序顺序链接链接索引索引顺序顺序顺序顺序顺序顺序随机随机 随机随机问题问题1：上表内容完全正确吗？：上表内容完全
15、正确吗？问题问题2：磁盘上的不定长记录式顺序文件适合随：磁盘上的不定长记录式顺序文件适合随机存取吗？机存取吗？欢驮拌漫唬赫封支苛恰虽汽恿诺冰恭马厦子丈雹罩伴攀期质解蛔赎蔬父掷第五章整理ppt文件管理5.1.6 文件操作文件操作 为方便用户使用文件，文件系统提供对文件的为方便用户使用文件，文件系统提供对文件的各种操作，形式分别为：系统调用或命令各种操作，形式分别为：系统调用或命令 提供设置和修改用户文件的存取权限的服务提供设置和修改用户文件的存取权限的服务 提供建立、修改、改变、删除目录的服务提供建立、修改、改变、删除目录的服务 提供文件共享，设置访问路径的服务提供文件共享，设置访问路径的服务
16、提供创建、提供创建、打开、读、写、关闭打开、读、写、关闭、撤消文件等服务、撤消文件等服务 文件系统维护文件系统维护 文件系统的转储和恢复文件系统的转储和恢复 其中，最基本的操作是：打开、关闭、读、写文件等其中，最基本的操作是：打开、关闭、读、写文件等乙踩柜钡峰袱琼秸缩石核杆待们子攘毯淀低胡彼诸薪先馏泅沂肚稼脊寇杠第五章整理ppt文件管理(1) 打开文件操作简介打开文件操作简介任何一个文件使用前都要先打开，即任何一个文件使用前都要先打开，即把把FCB送到内存，以建立用户和文件的联送到内存，以建立用户和文件的联系，使今后频繁的查目录操作在内存中系，使今后频繁的查目录操作在内存中完成完成。如。如fd
17、=open(文件路径名文件路径名, 打开方打开方式式)打伎恃来射搭媚伸乏脂奏煤翠糜二魄沽贴资枉媚寒嚼争盅簿湿汕骏跟彬陛第五章整理ppt文件管理打开文件操作的主要执行步骤如下：打开文件操作的主要执行步骤如下：根据文件路径名查目录，找到根据文件路径名查目录，找到FCB主部；主部；根据打开方式、共享说明和用户身份检查访根据打开方式、共享说明和用户身份检查访问合法性；问合法性；根据文件号查根据文件号查系统打开文件表系统打开文件表，看文件是否，看文件是否已被打开；已被打开；若是若是共享计数加共享计数加1, 否则否则将外将外存中的存中的FCB主部等信息填入系统打开文件表主部等信息填入系统打开文件表空表项，
18、空表项，共享计数共享计数置为置为1；在在用户打开文件表用户打开文件表中取一空表项，填写打开中取一空表项，填写打开方式等，并指向系统打开文件表对应表项方式等，并指向系统打开文件表对应表项 返回信息：返回信息：fdfd：文件描述符，是一个非负整：文件描述符，是一个非负整数，用于以后读写文件数，用于以后读写文件碘黔抒绣讥少晾臻显禽展苇探气轨于桔踪戊还死摆陇芝此段磺挑账撩遏眯第五章整理ppt文件管理5.2 文件目录文件目录 1.1.基本概念基本概念文件控制块文件控制块（FCB）：是：是OS为管理文件而设置为管理文件而设置的数据结构，存放了为管理文件所需的所有有的数据结构，存放了为管理文件所需的所有有关
19、信息（关信息（文件属性文件属性），），也叫文件目录项也叫文件目录项文件控制块是文件存在的标志文件控制块是文件存在的标志文件控制块的内容文件控制块的内容：基本信息：基本信息：文件的名字、文件的名字、地址地址、大小、结构、类型、大小、结构、类型存取控制信息：存取控制信息：文件属主、存取权限或属性或口令文件属主、存取权限或属性或口令使用信息：使用信息：共享计数，文件的建立、修改日期等共享计数，文件的建立、修改日期等叮侯骄褒嚎召巩蔬叫央汕进垣思决挫蚁律苇屉帘耕芦伸祥稗册益塘远射嚷第五章整理ppt文件管理文件目录文件目录：把所有的：把所有的FCB组织在一起，就构组织在一起，就构成了文件目录，即文件控制块
20、的有序集合成了文件目录，即文件控制块的有序集合目录项：构成文件目录的项目，即目录项：构成文件目录的项目，即FCB目录文件：为了实现对文件目录的管理，通目录文件：为了实现对文件目录的管理，通常将文件目录以文件的形式保存在外存，这常将文件目录以文件的形式保存在外存，这个文件就叫目录文件个文件就叫目录文件目录主要是为了系统快速实现目录主要是为了系统快速实现“按名存取按名存取”而引入的，查目录是文件系统最频繁的操作，而引入的，查目录是文件系统最频繁的操作，因此目录的合理组织很重要因此目录的合理组织很重要府顽烁哟希咎嘎码卖馁铀捅射倘肝躲岂途爵从禹遥记帕迎捂涪妈恐袋磐准第五章整理ppt文件管理2. 2.
21、目录结构目录结构(1) 单级目录结构单级目录结构系统为所有文件建立一个目录文件系统为所有文件建立一个目录文件（线性表）（线性表）优点：优点：简单，易实现简单，易实现缺点：缺点：限制了用户对文件的命名限制了用户对文件的命名（存在（存在“命名冲突命名冲突”问问题）题）顺序检索文件时平均检索时间长顺序检索文件时平均检索时间长限制了对文件的共享限制了对文件的共享不适于多用户系统不适于多用户系统肄粤券磷淆台卿叶纺浓蜕糜魁噪维扒性哆贸弯滩侄慌多条席增巧睹哲管修第五章整理ppt文件管理(2) 二级目录结构二级目录结构为克服单级目录结构存在的命名冲突问题，为克服单级目录结构存在的命名冲突问题，并提高对目录文件
22、的检索速度而引入并提高对目录文件的检索速度而引入 目录分为两级：目录分为两级：一级称一级称为主文件目录为主文件目录，给出用户，给出用户名，用户子目录所在的物理位置；二级称为名，用户子目录所在的物理位置；二级称为用户文用户文件目录件目录（又称用户子目录），给出该用户所有文件（又称用户子目录），给出该用户所有文件的的FCB优点：优点：解决了文件的重名问题和文件共享问题解决了文件的重名问题和文件共享问题; ; 可用于多用户系统可用于多用户系统; ; 顺序查找时间降低。顺序查找时间降低。缺点：缺点：增加了系统开销增加了系统开销纸亥懦妄深吭潞埂蟹丑今闽宙沫躬莽拷湖惮狄俄莫扭拄殆小坯极新踌素陀第五章整理p
23、pt文件管理二级目录结构示意图FCB1FCB2FCB1FCB2浇栋案逾凑萄九绝羡熬煌潘桩堕笨炎雏蔚雨域铂轧疙紊桩哀侨候香否倡申第五章整理ppt文件管理(3) 多级目录结构（树型目录）多级目录结构（树型目录）对二级目录简单扩充可得三级或三级以上的多对二级目录简单扩充可得三级或三级以上的多级目录结构，即允许每一级目录中的级目录结构，即允许每一级目录中的FCB要么要么指向文件，要么指向下一级子目录即可。这是指向文件，要么指向下一级子目录即可。这是当今主流当今主流OS普遍采用的目录结构普遍采用的目录结构优点优点： 解决了命名冲突问题解决了命名冲突问题 提高了文件检索速度提高了文件检索速度 易于实现文件
24、的共享和保护易于实现文件的共享和保护 层次结构清晰，便于对文件分类管理层次结构清晰，便于对文件分类管理缺点：查找一个缺点：查找一个文件文件按按路径名路径名逐层检查，由于逐层检查，由于每个文件都放在外存，多次访盘影响速度每个文件都放在外存，多次访盘影响速度汰僚莎病彤函朴贡跨硝奸综腆涟龋嚣矛酣磕巷场缴丢桓垄驴界满甸髓挑冷第五章整理ppt文件管理UNIXUNIX多级树形目录结构多级树形目录结构示意图示意图tty00devbinlibetcusrtty01shdate cc whopasswdUNIXfei1myfile.cgettyincludefei2testfile.c浇怂喊息蛀辖林泌浅特仆蠕示
25、召耍创融瞅鲤准甘久职闹沪堆讽扼他销覆鉴第五章整理ppt文件管理 (4) 文件目录改进 为加快目录检索可采用目录项分解法，把FCB分成两部分：符号目录项（次部） 文件名，文件号（即基本目录项编号，以实现主次部的链接）基本目录项（主部） FCB中除文件名外的所有项目UNIX采用此法，它把符号目录项称为目录项，而把基本目录项称为I节点（Index node，索引节点），这样，目录项中的文件号就是索引节点号(FCB)沿祟论锋钙精锤蜗心架屹半恋匪玻长瓷琶箩赤疑浑隶问芳娥裔扯砌抗伶顺第五章整理ppt文件管理采用基本文件目录和符号文件目录的多采用基本文件目录和符号文件目录的多级目录结构示意图级目录结构示意图
26、(1)基本文基本文件目录件目录变小了的变小了的符号文件目录符号文件目录根目录根目录伎纵糖鲍惠紊级狡伶鸿曳渡郊险硷宫酮矛博屉氦贫赞岳泣秀螟姬墩饺任惺第五章整理ppt文件管理采用基本文件目录和符号文件采用基本文件目录和符号文件目录的多级目录结构示意图目录的多级目录结构示意图(2)基基本本文文件件目目录录(ID1) ID 其它属性其它属性 地址地址 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 文件名文件名 IDZhang_San 3Li_Si 8根根目录目录(ID2) Software 4 Tools 6 Products 7 Rooms 5Zhang_San的目录的目录(ID3)文件名文件名
27、IDZhangSan Tools子目录子目录(ID6)SA2 10Mygame 11Li_Si的的 目目 录录(ID8)Tools 5Mygame 10Classmate 9文件名文件名 IDID4ID5ID7ID9ID10ID11 垒舜蔚铰巴蔑锁拟舅拙耙伸锨窒渭蛾宫谢咒橇商恕廖慷曹卑锰吏尊缆吼清第五章整理ppt文件管理 例例5.1 设物理块大小设物理块大小512字节，一个字节，一个FCB有有48个字节，符号目个字节，符号目录项占录项占 8字节，文件名字节，文件名6字节，文件号字节，文件号2字节，基本目录项占字节，基本目录项占 48-6=42字节。若把含有字节。若把含有128个目录项的某单级目
28、录文件改造个目录项的某单级目录文件改造成符号文件目录和基本文件目录的结构，试说明改造后查找成符号文件目录和基本文件目录的结构，试说明改造后查找一个文件的平均访盘次数，谈一下自己的认识一个文件的平均访盘次数，谈一下自己的认识。 解：分解前：解：分解前：1块含块含512/48=10个个FCB 分解后：分解后：1块含块含512/8=64个符号目录项，或者，个符号目录项，或者， 1块含块含512/42=12个基本目录项个基本目录项 该目录文件含有该目录文件含有128个目录项，个目录项，分解前占分解前占13块块，分解后其符号文件占分解后其符号文件占2块块 ，基本文件占，基本文件占11块块。 故分解前查找
29、一个文件的平均访盘次数：故分解前查找一个文件的平均访盘次数：(1+13)/2=7次次，分解后：分解后：(1+2)/2 +1 =2.5次次 由此可见：改造后减少了访问硬盘的次数，提由此可见：改造后减少了访问硬盘的次数，提高了检索速度。高了检索速度。讳钦炊瓦逸陶衍窘板镰耿婚贴户欢酬欲啼语搭优获务泵努接浪没令驯锗据第五章整理ppt文件管理(5) 目录的其他实现方法：目录的其他实现方法：Hash表算法：表算法： 目录文件按目录项键的目录文件按目录项键的Hash值的顺序组织。值的顺序组织。 创建或搜索时根据文件名计算创建或搜索时根据文件名计算Hash值，得到值，得到一个指向目录表中相应表目的指针一个指向
30、目录表中相应表目的指针其他算法：其他算法： 如如B+树树, 这是一种将大的单级索引目录文件这是一种将大的单级索引目录文件组织成有序的树型多级索引目录文件的方法，组织成有序的树型多级索引目录文件的方法，是索引顺序文件中实际采用的基本索引结构，是索引顺序文件中实际采用的基本索引结构，支持随机访问和顺序访问，多见于支持随机访问和顺序访问，多见于DBMS中。中。 NTFS文件系统就采用了文件系统就采用了B+树树器蓑暂辣熔柜躺榜喻虐釉可蒙沪佐拥拜拣侗馏贪躁港啤玄唬党汀殴肯韭愤第五章整理ppt文件管理文件的文件的“按名存取按名存取”是通过查目录实现的，是通过查目录实现的，系统按照文件的系统按照文件的路径名
31、路径名检索。目录查询技术检索。目录查询技术主要有两种：主要有两种：线性检索法线性检索法Hash方法方法为加快目录检索，许多系统引入当前目录为加快目录检索，许多系统引入当前目录（工作（工作目录，值班目录）目录，值班目录）、相对路径名、相对路径名、cd命令等。命令等。3. 目录查询技术目录查询技术停穴弹虽棉洛哨跪液埂蜀愁蛹荐嚣牧追北衔舆贾磐廷诀币瑟幢棒闸凤殃沼第五章整理ppt文件管理1. 分配方式分配方式 当今当今OS几乎都采用几乎都采用离散分配方式离散分配方式（似内存分（似内存分页），以节省外存空间。采用页），以节省外存空间。采用链接分配链接分配法导法导致链接文件，如致链接文件，如MS DOS；
32、采用；采用索引分配索引分配法法将形成索引文件，如将形成索引文件，如UNIX。UNIX仅对其对仅对其对换区采用换区采用连续分配方式连续分配方式，以加快对换过程。，以加快对换过程。2. 分配算法分配算法 似首次适应法的扩充（即顺序查找分配法）似首次适应法的扩充（即顺序查找分配法）3. 分配算法用的主要数据结构分配算法用的主要数据结构（即描述外存空（即描述外存空间使用情况的几类不同的数据结构）间使用情况的几类不同的数据结构）5.3 文件系统的实现文件系统的实现 一、文件存储空间的管理一、文件存储空间的管理(5.3.4)圆瘸脯逻倾禹嫌濒昆棵廓吩闺揪浑册跪阂柏龄潮朋仍给键拣迷皖爪稚萎侩第五章整理ppt文
33、件管理(1)(1)空闲区表空闲区表/ /链链将所有空闲区记录在一个表将所有空闲区记录在一个表/ /链中。链中。适合连续分配。如适合连续分配。如今少用今少用(2)(2)空闲块链空闲块链把所有空闲块链成一个链。把所有空闲块链成一个链。适合离散分配，今适合离散分配，今DOS、Windows等用之等用之扩展：扩展：不断地适度地增加块尺寸不断地适度地增加块尺寸。从最早的从最早的512B1KB 2KB 4KB 8KB 16KB 32KB 64KB。FAT16支持的最大簇为支持的最大簇为32KB，FAT32支持的最大簇支持的最大簇为为16KB，NTFS支持的最大簇为支持的最大簇为64KB（请思考请思考FAT
34、12、FAT16与与FAT32之间的区别之间的区别）成组链接法成组链接法，链上每个节链上每个节点记录点记录1 1组空闲块。适合大型文件系统，分配、释放快，链组空闲块。适合大型文件系统，分配、释放快，链本身短，占空间少（除首组外均隐藏在空闲块中）。本身短，占空间少（除首组外均隐藏在空闲块中）。UNIX用之用之纱砌盒翌冗焊凭遭粕捉枚搞邓披散助墟骨准薯次鬼何贯倒依郸记膀雾瞩坟第五章整理ppt文件管理成组链接法分组原理图成组链接法分组原理图 逆序分组，顺序分配逆序分组，顺序分配唆似袱目羚忧瞎睦颁沛瘸坝筑啄肢夜鲍珐奋藐瓮颖潞奄岁孤亭肺影链鲍究第五章整理ppt文件管理成组链接法初始化链的例子：超级块中空闲
35、块号栈 50号空块 150号空块 250号空块 39504912100150149511002502491511000349251S.free0138空闲块数空闲块数 空闲块号空闲块号 251251号空闲块号空闲块 于距踩睹圭赚拣翅杜坛倚拧糟涪坊蛙凑伙辕藕闰逮抱钉崇策腊履陈温府氟第五章整理ppt文件管理磁盘专用块磁盘专用块 内存专用块内存专用块(superblock)分配算法（分配分配算法（分配1个空块）个空块） 回收算法（回收回收算法（回收1个空块）个空块）IF 栈已上锁栈已上锁 THEN 阻塞阻塞 ELSE 对栈上锁对栈上锁 IF 栈已上锁栈已上锁 THEN 阻塞阻塞 ELSE 对栈上锁对
36、栈上锁IF 空闲块数空闲块数1 1 THEN IF 空闲块数空闲块数100 THEN 空闲块数减空闲块数减1；开锁；开锁； 将释放块压入将释放块压入S.free(空闲块数空闲块数)单元单元; 返回返回S.free(空闲块数空闲块数)单元的空块；单元的空块； 空闲块数加空闲块数加1；开锁；返回；开锁；返回；IF 空闲块数空闲块数=1 且且S.free(0)=0 THEN ELSE把空闲块栈内容写到释放块中；把空闲块栈内容写到释放块中； 开锁；失败返回；开锁；失败返回； ELSE 置空闲块数为置空闲块数为1； 将将S.free(空闲块数空闲块数-1)单元的空块存入单元的空块存入T； 将释放块号压入
37、将释放块号压入S.free(0)单元；单元； 将将T号块内容读入专用块；号块内容读入专用块； 开锁；返回；开锁；返回； 开锁；返回开锁；返回T号空块；号空块；采用成组链接法的外存分配、回收算法：采用成组链接法的外存分配、回收算法：炭溜残坦尾羹酌凛葛涯钝湘琉阔硼汛嫁殆鼻邵咆汽医累镰拳岔哩陪康促枉第五章整理ppt文件管理(3) 位示图位示图用一串二进制位反映磁盘空间中分配使用情况用一串二进制位反映磁盘空间中分配使用情况, 每个物理块对应一位每个物理块对应一位, 分配物理块为分配物理块为1，否则为，否则为0申请物理块时，可以在位示图中查找为申请物理块时，可以在位示图中查找为0的位，的位，返回对应物理
38、块号；返回对应物理块号；归还时；将对应位转置归还时；将对应位转置0描述能力强，适合各种物理结构（对连续文件描述能力强，适合各种物理结构（对连续文件稍差），本身占空间少，可常驻内存，而字位稍差），本身占空间少，可常驻内存，而字位号到块号的转换也不难。今号到块号的转换也不难。今Linux等用之等用之（甚（甚至对内存分页方式也用它）至对内存分页方式也用它）浸死合入赋颜诧迎狸似广迪袱览扒涅肄神醛靳蓬则罪扁泻锌钥塑掖捶彻响第五章整理ppt文件管理二、二、文件共享的实现文件共享的实现(5.3.3)1. 文件共享的定义文件共享的定义 一个文件被多个用户或程序使用一个文件被多个用户或程序使用 共享形式共享形式
39、：被多个用户被多个用户不同时不同时使用，由使用，由存取权限存取权限控制控制被多个程序被多个程序同时同时使用，但各用自己的使用，但各用自己的读读写写指针指针被多个程序被多个程序同时同时使用，但共享使用，但共享读读写写指针指针2. 文件共享的目的文件共享的目的节省时间和存储空间，减少了用户工作量；节省时间和存储空间，减少了用户工作量；进程间通过文件交换信息。进程间通过文件交换信息。秆示绑陕镶麻贯霸遥瑚闽风罪哄溃涅蛤蠕砖甫腋碎绪绕属吠邮冀仅辑撒臻第五章整理ppt文件管理3. 文件共享的实现方法文件共享的实现方法（3种）种）按按“路径名路径名”访问共享文件访问共享文件，即基于系统目，即基于系统目录的共
40、享法录的共享法 。 实现简单，但路径名可能长，检索较实现简单，但路径名可能长，检索较慢。慢。 用连接命令实现基于用连接命令实现基于i-node的共享的共享(硬链接方式硬链接方式) 通过通过“连接（连接（Link）”命令，在用户自己的命令，在用户自己的目录项中对要共享的文件建立起相应的表目，目录项中对要共享的文件建立起相应的表目，新建目录项中的索引节点号即被共享文件的。新建目录项中的索引节点号即被共享文件的。解除连接需执行解除连接需执行Unlink命令。命令。UNIX提供此法。提供此法。它是方法它是方法1的发展的发展。 使用文件别名，检索较快，也使用文件别名，检索较快，也叫静态共享。叫静态共享。
41、 问题问题：删除文件时应怎样考虑？：删除文件时应怎样考虑？奥拌聘晓疑啤坑逐疟帐抚耕傣驮勘参税纵睬蔑枝旋撬滓亏肖稿往郸奢姆揉第五章整理ppt文件管理用符号链用符号链（Symbolic linking）访问共享文件访问共享文件 系统建立一个新文件，类型为系统建立一个新文件，类型为LINK，放在要，放在要连接的目录下。该文件只包含被链接文件的连接的目录下。该文件只包含被链接文件的路径名路径名 问题问题：系统时空开销大：系统时空开销大 优势优势：适于异地系统间（特别是计算机网络环：适于异地系统间（特别是计算机网络环境下）的文件共享，也没有直接删除文件的境下）的文件共享，也没有直接删除文件的副作用。副作
42、用。 符号链在符号链在Windows中叫快捷方式中叫快捷方式京嫉苹袭霜冒悍巨圆段兢蝴沥毗勿藉颅认店矮催将褐术塔涂超伎辛涎挽筐第五章整理ppt文件管理UNIX实例实例用户用户B用连接方式共享用户用连接方式共享用户A的文件的文件FLink(A/F,B/C) （Linux命令为命令为ln A/F B/C） 在在B目录中建立一个新表目，并在文件目录中建立一个新表目，并在文件F所对应所对应的目录表目中的的目录表目中的“连接数连接数”项加项加1文件名文件名内部标识号内部标识号CA/F的内部标识号的内部标识号为支持用户的为支持用户的3种共享形式种共享形式，UNIX在在用户用户打开文件表打开文件表和和内存索引
43、节点内存索引节点间还引入了间还引入了系系统打开文件表统打开文件表，以解决，以解决文件读写指针文件读写指针的存的存放位置问题，如下图所示。放位置问题，如下图所示。午汰闰沫伐俱税舔巨艰础衫鸭穗跋揪幌叫矣喉秘丹钨赊甚胆蜜丸茨伎蜂瘁第五章整理ppt文件管理UNIX系统文件共享示例系统文件共享示例圣莱汛邦肯灰亿频剩丢炯修沃客郭辱滤句肥焉泳獭酱酉楔拾脾侥硅凉杏巧第五章整理ppt文件管理三、文件系统的一致性三、文件系统的一致性(5.3.5) 事务、检查点、并发控制，见事务、检查点、并发控制，见DBMS磁盘块号的一致性检查磁盘块号的一致性检查UNIX一致性检查工作过程：一致性检查工作过程： 设设两张表，每块对应一个表中的计数器，初值为两张表，每块对应一个表中的计数器，初值为0 表一：记录了每块在文件中出现的次数表一：记录了每块在文件中出现的次数 表二：记录了每块在空闲块表中出现的次数表二：记录了每块在空闲块表中出现的次数对任一块的检查结果对任一块的检查结果0101、1010为一致，为一致，0000为块丢失，为块丢失，0202为空块重复，为空块重复，检查程序要给予解决，检查程序要给予解决铣茨载岔喇诌晓宅歇噬蛛丸某痰怨戈操项石柠暖俺疼线延勋茄峻侣忆玉辕第五章整理ppt文件管理
