操作系统第4章——文件管理

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文件管理——思维导图

4.1 文件系统基础

4.1.1 文件的概念

文件包括：存储空间中的数据、分类和索引信息、访问权限信息。
文件标识符一般对人不可读；
文件操作：创建（空间+目录创建条目）、写（系统调用+写指针）、读（系统调用+读指针）、定位（文件寻址）、删除（删目录项，回收存储空间）和截断（长度置零释放空间）；
4.文件的打开与关闭
Read()Open()均为系统调用；

4.1.2 文件的逻辑结构

用户观点看到的文件组织形式，物理结构（存储结构，在外存中）是从实现观点出发。
无结构流式，有结构记录式
索引表本身是定长记录的顺序文件。

索引顺序：组索引、组内顺序

直接文件或散列文件：无顺序特性。

4.1.3 目录结构

目录管理实现“按名存取”；FCB（包括基本信息、存取控制信息、使用信息）；FCB的有序集合称为文件目录，一个FCB就是一个文件目录项。FCB必须连续存放。

磁盘索引节点，见P214

2、目录结构
1）单级目录结构
一张目录表，不允许重名，实现按名存取；

2）两级目录结构
主文件目录（MFD）和用户文件目录（UFD）；不能分类。

3）多级目录结构（树形目录结构）
文件路径名是个字符串；绝对路径；相对路径；方便分类，层次结构清晰；

4）无环图目录结构
便于文件共享；共享计数器；管理复杂。

4.1.4 文件共享

1、基于索引节点的共享方式（）
索引结点+链接计数count

2、利用符号链实现文件共享（软链接）
非拥有者只有该文件的路径名，没有指向其索引结点的指针。

4.1.5 文件保护

方式有口令保护、加密保护和访问控制等；
为每个文件和目录增加一个访问控制列表（ACL）：拥有者、组、其他；

习题：

4.2、文件系统实现

4.2.1 文件系统层次结构

现代操作系统有多种文件系统类型（如FAT32、NTFS、ext2、ext3、ext4等）

具体见P229

4.2.2 目录实现

OS用路径名找到相应目录项，其中提供了查找文件磁盘块所需信息。
基本方法：线性表法（对应线性查找）、散列表法（对应散列查找）；
最简单的目录实现方法是使用存储文件名和数据块指针的线性表。

4.2.3 文件实现

文件的实现就是研究它的物理结构
文件的分配方式，讲的是对磁盘非空闲块的管理；
文件存储空间管理，讲的是对磁盘空闲块的管理。

分布——文件分配方式
组织——文件存储管理

1. 文件分配方式

连续（支持顺序访问与直接访问，外部碎片，适用于长度固定的文件）、链接（离散分配，；实现文件动态增长；分为隐式链接（指针顺序访问文件，文件分配表（FAT））和显式链接；不支持直接访问（FAT除外））、索引（隐式显式），RDOS操作系统对三种方法都支持；

2. 文件存储空间管理

文件存储设备的管理实际上是对空闲块的组织和管理，它包括空闲块的组织、分配与回收等问题。

（1）空闲表法
空闲表法属于连续分配方式，与内存的动态分配方式类似，包括空闲盘块的分配算法以及内存回收的方法。
（2）空闲链表法
空闲盘块链和空闲盘区链
（3）位示图法

（4）成组链接法
适合用于大型文件系统（如UNIX），

习题：

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