操作系统

第四章: 文件管理

文件和文件系统

操作系统04-文件管理_操作系统

  • 文件、记录和数据项

    • 数据项
  • 基本数据项

    • 原子数据
      - 数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位
      - 描述对象某种属性的字符集
  • 组合数据项

    • 由若干基本数据项组成
  • 记录

    • 一组相关数据项的集合

    • 描述一个对象在某方面的属性

    • 对象

  • 文件

    • 有结构文件

    • 无结构文件

      • 一个对象集

      • 属性

        • 文件类型
      • 文件长度

        • 文件的物理位置
        • 文件的建立时间
  • 文件类型和文件系统模型

    • 类型

      • 按用途分类
      • 按文件中数据的形式分类
      • 存取控制属性

      操作系统04-文件管理_文件管理_02

    • 文件系统模型

      • 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

        • 对文件存储空间的管理
        • 对文件目录的管理
        • 用于将文件的逻辑地址转换为物理地址的机制
        • 对文件的读和写的管理
        • 文件的共享与保护
      • 文件系统的接口

        • 命令接口
        • 程序接口
  • 文件操作

    • 创建文件
    • 删除文件
    • 读文件
    • 写文件
    • 截断文件
    • 设置文件的读/写位置

文件的逻辑结构

操作系统04-文件管理_考研_03

  • 文件逻辑结构的类型
  • 有结构文件
  • 顺序文件
  • 文件中的记录一个接一个地顺序排列
  • 记录是可以定长或变长的
  • 结构
  • 串结构
  • 记录之间的顺序与关键字无关
  • 顺序结构
  • 文件中的所有记录按关键字顺序排列
  • 索引文件
  • 变长记录文件只能顺序查找
  • 索引表
  • 索引顺序文件
  • 索引顺序文件将顺序文件中的所有记录分为若干个组
  • 在索引表中为每组中的第一个记录建立一个索引项
  • 直接文件或散列文件
  • 给定记录的键值或通过Hash函数转换的键值直接决定记录的物理地址
  • 这种映射结构不同于顺序文件或索引文件,没有顺序的特性
  • 无结构文件
  • 无结构文件将数据按顺序组织成记录并积累保存,它是有序相关信息项的集合,以字节(Byte)为单位
  • 只能以穷举搜索的方式
  • 管理简单

外存分配方式

操作系统04-文件管理_计算机_04

  • 连续分配
  • 优点
  • 顺序访问容易
  • 顺序访问速度快
  • 缺点
  • 连续的存储空间
  • 事先知道文件的长度
  • 链接分配
  • 隐式链接
  • 一个串联文件结构是按顺序由串联的块组成
  • 文件的信息存储在若干个块之中
  • 最后一个块为链接字,指出后续地址
  • 链首指针存放在文件目录之中
  • 显式链接
  • 是指把用于链接文件各物理块的指针,显示地存放在内存的一张连接表中。该表在整个磁盘就一张。此表就是文件分配表(FAT)
  • 索引分配
  • 单级索引
  • 多级索引
  • 混合索引
  • 索引结点中可设置10个直接地址项
  • 文件较小的时候可以直接从索引结点中读出该文件的全部盘块号
  • 对于较大的文件,将直接地址项变为间接地址
  • 多次间接地址(开始增加地址项来提供间接地址)

目录管理

  • 文件控制块和索引结点
  • 目录结构
  • 单级目录结构
  • 两级目录结构
  • 多级目录结构
  • 目录结构
  • 路径名
  • 当前目录
  • 增加和删除目录
  • 目录文件不为空时,不可删除
  • 或删除目录文件中所有其他文件
  • 目录查询技术
  • 线性检索法
  • Hash方法

文件存储空间的管理

操作系统04-文件管理_408_05

  • 空闲表法

    • 存储空间的分配与回收
    • 和动态分配类似
  • 空闲链表法

    • 空闲盘块链
    • 空闲盘区链
  • 位示图法

    • 位示图
      ◆位示图维护成本很低
      ◆位示图可以非常容易找到空闲盘块
      ◆位示图使用0/1比特位,占用空间很小

    • 盘块的分配

      • 令值变成1
    • 盘块的回收

      • 令值变成0
  • 成组链接法


    • 空闲盘块的组织

    • 以栈的形式体现

    • 空闲盘块的分配与回收

      • 执行空闲盘块数加1操作
      • 执行空闲盘块数减1操作

文件共享与文件保护

  • 利用符号链实现文件共享

  • 磁盘容错技术

    • 第一级容错技术SFT-Ⅰ

      • 双份目录和双份文件分配表 : 备份一份文件目录和文件分配表

      • 热修复重定向和写后读校验

    • 第二级容错技术SFT-Ⅱ

      • 磁盘镜像
      • 磁盘双工
  • 数据一致性控制

    • 事务

      • 定义
      • 记录
      • 恢复
    • 检查点

    • 并发控制

    • 重复数据的数据一致性问题
      操作系统04-文件管理_操作系统_06