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1、第六章第六章6.1 概述概述流式文件流式文件 记录式文件记录式文件 目录文件目录文件 普通文件普通文件 特别文件特别文件 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.1 概述概述文件管理的功能正向文档化方向发展。文档是指文件管理的功能正向文档化方向发展。文档是指 用户加工的对象用户加工的对象 文档的组合构成了文件夹文档的组合构成了文件夹(folder) 文件夹概念是实现一致性环境的关键文件夹概念是实现一致性环境的关键 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.2 文件的逻辑组织与存取方法文件的逻辑组织与存取方法逻辑组织是指文
2、件中记录的安排情况逻辑组织是指文件中记录的安排情况 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件图图6-1 顺序组织顺序组织 字符字符0字符字符i字符字符n R0R1Ri长度长度记录体记录体 长度长度记录体记录体Ri(a) 流式文件流式文件(b) 定长记录式文定长记录式文件件(c) 变长记录文件变长记录文件l0li操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件记录的先后顺序号称记录号记录的先后顺序号称记录号 第六章第六章文件管理文件管理6.2 文件的逻辑组织与存取方法文件的逻辑组织与存取方法给定记录号给定记录号i，则记录，则记录Ri的逻辑地址：的逻辑地址： LA(Ri)il 对于变长记录对于
3、变长记录 ： LA(Ri)l0l1li-1 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件图图6-2 索引组织索引组织记录号记录号01 逻辑地址逻辑地址 键值键值 逻辑地址逻辑地址 （a） 以记录号为索引的索引表以记录号为索引的索引表（b） 以记录中关键字为索引的索引表以记录中关键字为索引的索引表操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.2 文件的逻辑组织与存取方法文件的逻辑组织与存取方法顺序存取法顺序存取法 随机存取法随机存取法 按键存取法按键存取法 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.3 文件的物理组织文件的物理
4、组织文件的记录在文件空间的安排情况称为文件的记录在文件空间的安排情况称为 文件的物理组织文件的物理组织 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.3.1 成组与分解成组与分解若干个逻辑记录合并成组写入若干个逻辑记录合并成组写入1个物理块的操作个物理块的操作 叫记录的成组叫记录的成组 整数因子整数因子 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件图图6-3 跨物理块的文件组织跨物理块的文件组织操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.3.1 成组与分解成组与分解当当1个物理块读进输入缓冲区后，把逻辑记录个物理块读进输入缓冲
5、区后，把逻辑记录 从块中分离出来的操作称为记录的分解从块中分离出来的操作称为记录的分解 由若干逻辑记录由若干逻辑记录(简称记录简称记录)组成的文件称为组成的文件称为逻逻 辑文件辑文件(简称文件简称文件) 由若干物理块组成的文件称为物理文件由若干物理块组成的文件称为物理文件 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.3.2 连续组织连续组织连续文件连续文件图图6-4 物理块的连续分配物理块的连续分配操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.3.3 链接组织链接组织链接文件链接文件图图6-5 物理块的链接物理块的链接操作系统东
6、南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.3.4 索引组织索引组织索引文件索引文件图图6-6 索引组织索引组织记录号记录号文件的索引表指文件的索引表指针针绝对物理绝对物理块号块号1,2,31043,4,52566,x,8318 记录号记录号文件的索引表指文件的索引表指针针绝对物理绝对物理块号块号0,1,2,31283,4,5,6356 (a) 不跨块的索引表不跨块的索引表(b) 跨块的索引跨块的索引表表操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.3.5 散列组织散列组织Hash文件文件散列组织的基本想法是，定义一个散列组织的基本想法是
7、，定义一个hash函数，函数， 它的自变量是逻辑记录中的关键字它的自变量是逻辑记录中的关键字(键值键值)，函，函 数值是外存地址数值是外存地址 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件块设备块设备光碟、磁盘光碟、磁盘磁带磁带文件类型文件类型连续连续串联串联索引索引Hash连续连续文件长度文件长度固定固定固定、可变固定、可变固定、可变固定、可变固定、可变固定、可变固定固定存取方法存取方法随机、顺序随机、顺序顺序顺序随机、顺序随机、顺序随机、顺序随机、顺序顺序顺序图图6-7 块设备、文件类型、存取方法之间的关系块设备、文件类型、存取方法之间的关系操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件
8、第六章第六章文件管理文件管理6.4 文件存储空间管理文件存储空间管理6.4.1 空闲块表和空闲块链空闲块表和空闲块链操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件图图6-8 用于文件管理的两种数据结构用于文件管理的两种数据结构首块首块空闲块数空闲块数表目状态表目状态1064已用已用28314已用已用-未用未用4325已用已用 （a） 空闲块表空闲块表空闲块链头指针空闲块链头指针块块100 块块200 块块1000 NIL（b） 空闲块链空闲块链 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.4.2 位示图位示图图图6-9 位示图位示图01 1 00位位n-1位位
9、第第i块已分配块已分配操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.4.3 空闲块成组链接法空闲块成组链接法操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件(a) 成组链接情况成组链接情况 (b) 超级块和各组第一块内的栈超级块和各组第一块内的栈 图图6-10 空闲块成组链接法空闲块成组链接法 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.4.3 空闲块成组链接法空闲块成组链接法空闲块的分配算法空闲块的分配算法 空闲块的回收算法空闲块的回收算法 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.5 文件目
10、录管理文件目录管理6.5.1 长文件名与目录项长文件名与目录项操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件图图6-11 FAT中短文件名目录项格式中短文件名目录项格式字节序号字节序号0101112 1718，1920，2122，2324，2526，2728 31内容内容文件名及扩展名文件名及扩展名保护码保护码保留待用保留待用最后访问日期最后访问日期EA句柄句柄创建时间创建时间创建日期创建日期第一簇地址第一簇地址文件尺寸文件尺寸操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件32字节短名项部分，8个字符文件名占16字节，3个字符扩展名占6个字节32字节长名项部分的第1子项，文件名占26个字节，相
11、当于13个字符长名项部分的最后子项，同上属性部分32字节32字节.(a) (a) 长文件名目录项结构长文件名目录项结构 图图6-12 长文件名目录项长文件名目录项 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件字节序号字节序号 1 110 10 11 11 1212 2626 27271313 1414 25252828 31310 0 内内 容容 文件名字符文件名字符 保护码保护码 子项标记子项标记 0 0 校验和校验和 文件名字符文件名字符 文件名字符文件名字符 序列码序列码 (b) (b) 子项格式子项格式 图图6-12 长文件名目录项长文件名目录项 操作系统东南大学滕至阳chapter
12、(3)课件字节序号字节序号 1 110 10 11 11 1212 2020 25251313 1414 19192626 27270 0 内内 容容 属性信息属性信息 保护码保护码 属性标记属性标记 保留待用保留待用 校验和校验和 属性信息属性信息 0 0 序列码序列码 2828 3131保留待用保留待用 (c) (c) 文件属性格式文件属性格式 图图6-12 长文件名目录项长文件名目录项 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.5.2 树型目录组织树型目录组织目录项1目录项2图图6-13 目录文件目录文件(一级目录一级目录)操作系统东南大学滕至阳cha
13、pter(3)课件图图6-14 二级目录二级目录用户用户1用户用户10主目录文件主目录文件目录项目录项1目录项目录项n 目录项目录项1目录项目录项n 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件图图6-15 UNIX系统中文件属性从目录项系统中文件属性从目录项分离分离文件名文件名i结点号结点号f135f278f343 由目录项构成的目录文件由目录项构成的目录文件 i结点号结点号 i结点号结点号 i结点号结点号 号号354378存放文件属性的结点表存放文件属性的结点表操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件图图6-16 UNIX树型目录组织树型目录组织操作系统东南大学滕至阳chapter
14、(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.5.2 树型目录组织树型目录组织 UNIX系统将文件属性从目录项分离所带来系统将文件属性从目录项分离所带来 的好处之一是为文件的共享提供了方便的好处之一是为文件的共享提供了方便 好处之二是减少好处之二是减少“按名查找按名查找”引起的内、引起的内、外外 存之间的信息传输量存之间的信息传输量 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.5.3 目录树上的搜索与操作目录树上的搜索与操作由根、各级目录名、数据文件名连接起来的字符由根、各级目录名、数据文件名连接起来的字符 串称为绝对路径名串称为绝对路径名当前目录名和它的各级子目
15、录名及数据文件名组当前目录名和它的各级子目录名及数据文件名组 成的路径名称为相对路径名成的路径名称为相对路径名 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.5.3.1 搜索方法搜索方法从目录树上找到文件的从目录树上找到文件的i结点号称为文件名搜索结点号称为文件名搜索 搜索的方法采用顺序查找法搜索的方法采用顺序查找法 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.5.3.2 主要操作主要操作创建新目录命令创建新目录命令 mkdir newdir 在当前目录下创建名为在当前目录下创建名为newdir的子目录的子目录 列目录清单命令列
16、目录清单命令 ls -l 列出根目录以下全部目录名及属性信息列出根目录以下全部目录名及属性信息 删除空目录删除空目录 rmdir /use/src/cmd/junk 删除删除/usr/src/cmd下的子目录下的子目录junk 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.5.3.2 主要操作主要操作共享链接共享链接 在目录树上行走在目录树上行走 显示当前目录名显示当前目录名 文件搜索命令文件搜索命令(文件定位命令文件定位命令) 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.5.4 装卸文件卷装卸文件卷6.5.4.1 安装点安装点
17、安装点安装点6.5.4.2 文件卷概念文件卷概念文件卷是一棵子目录树文件卷是一棵子目录树 1 1# #为超级块为超级块 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件图图6-17 文件卷的结构文件卷的结构操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.5.4.3 创建文件卷创建文件卷文件卷是用下述命令文件卷是用下述命令(HP-UX命令命令)生成的：生成的： newfs -b 4096 -f 2048 -m 20 -i 4096 /dev/rdsk/c4d0s5 hp7963B 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)
18、课件第六章第六章文件管理文件管理6.5.4.4 装卸命令装卸命令 mount /dev/rdsk/c4d0s5 /usr/mount 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.5.5 文件属性数据管理文件属性数据管理活动活动i结点结点 外存外存i结点结点 对文件属性数据的管理，说到底就是对对文件属性数据的管理，说到底就是对i结点号结点号 进行分配与回收进行分配与回收 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.5.5.1 堆栈法堆栈法图图6-18 堆栈堆栈 4293850990栈指针栈指针操作系统东南大学滕至阳chapter
19、(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.5.5.2 散列法散列法散列函数散列函数ihash的定义是：的定义是： ihash(i_no)=&hinode(int)(i_no) mod 128 经散列函数找到该结点所在的组头指针，沿组经散列函数找到该结点所在的组头指针，沿组 头指针在组内顺序查找即可得到该头指针在组内顺序查找即可得到该i结点的主存结点的主存 地址地址 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.6 地址映射地址映射操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件图图6-19 s5型文件卷的地址链型文件卷的地址链 09101112 i结点结点三次间接
20、三次间接块块二次间接二次间接块块二次间接二次间接块块文文件件数数据据块块 一次间接一次间接块块操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件图图6-20 文件名到数据块的地址映射文件名到数据块的地址映射 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.7 文件表管理文件表管理系统打开文件表的表项包括如下信息：系统打开文件表的表项包括如下信息： f_count 共享计数，若此计数值大于共享计数，若此计数值大于1，说明有多个用户，说明有多个用户 进程同时读写该文件进程同时读写该文件 ； f_offset 文件读写指针的位移值文件读写指针的位移值 ； f_flag 标记
21、字段，指出是读还是写等标记信息标记字段，指出是读还是写等标记信息 ； *f_inode 指向活动指向活动i结点的指针结点的指针 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件图图6-21 fdfpi结点的通路结点的通路 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.8 与文件有关的操作与文件有关的操作文件管理系统有创建、打开、读、写、关闭、删除文文件管理系统有创建、打开、读、写、关闭、删除文件的操作，这都是一些最基本的操作件的操作，这都是一些最基本的操作 图图6-22 文件操作自陷中断示意图文件操作自陷中断示意图操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件图图
22、6-23 文件管理中带有安装卷的主要文件管理中带有安装卷的主要数据结构之间的关系数据结构之间的关系操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.9 文件的共享、控制、保密与转贮文件的共享、控制、保密与转贮6.9.1 文件共享文件共享公共目录公共目录 链接链接 授权授权 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.9.2 文件控制文件控制存取控制矩阵存取控制矩阵 bij=right 其中其中i1,2,n , j1,2,m，rightR,W,E,A,M,D 的合法子集的合法子集 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第
23、六章文件管理文件管理6.9.2 文件控制文件控制存取控制表存取控制表 文件主：文件主：R, W, E (读、写、执行读、写、执行) 同同 组：组：R,- E (读、不可写、可执行读、不可写、可执行) 其其 他：他：R,- - (读、不可写、不可执行读、不可写、不可执行) 分权至目录分权至目录 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.9.3 文件保密文件保密文件口令文件口令 文件加密文件加密 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.9.4 文件转贮文件转贮全量转贮全量转贮 find / -print | cpio -oc
24、v /dev/ctape 对应的恢复操作为：对应的恢复操作为： cpio -icvudm /dev/ctape / 增量转贮增量转贮 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.9.4 文件转贮文件转贮全映象转贮全映象转贮 全磁盘转贮全磁盘转贮全数据分区转贮全数据分区转贮 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.10 文件系统性能文件系统性能6.10.1 性能管理方法性能管理方法磁盘空间的空占比统计磁盘空间的空占比统计 UNIX系统系统V的命令的命令 df -t 监控暴涨的文件监控暴涨的文件 清除不活动的文件清除不活动的文件 控制目录大小控制目录大小 空间定额调整空间定额调整 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件第六章第六章文件管理文件管理6.10.2 性能提高技术性能提高技术文件目录安排在磁道中心文件目录安排在磁道中心 二叉树索引结构二叉树索引结构 文件数据记录的优化分布文件数据记录的优化分布 预先读与延迟写预先读与延迟写 容错技术容错技术 操作系统东南大学滕至阳chapter(3)课件
