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文件系统
文件系统
- 存储信息和检索信息
- 能够存储大量的信息
- 长期保存信息
- 可以共享信息
- 解决方法
- 文件
- 文件系统
- 文件
- 信息以一种单元，即文件形式存储在磁盘或其他外部介质上
- 文件是一组带标识的、在逻辑上有完整意义的信息项的序列
- 文件是通过操作系统来管理的，文件内容由文件建立者和使用者解释
- 文件系统
- 用户观点：文件系统如何呈现在其面前
- 操作系统观点：文件目录怎样实现、怎样管理存储空间、文件存储位置、磁盘实际运作方式
- 文件系统功能：
- 是操作系统中统一管理信息资源的一种软件
- 管理文件的存储、检索、更新，提供安全可靠的共享和保护手段，并且方便用户使用
- 具体来说：统一管理文件的存储空间，实施存储空间的分配与回收
- 实现文件的按名存取：名字空间 –>存储空间
- 实施文件信息的共享，并提供文件保护和保密措施
- 向用户提供方便实用的接口
- 系统维护及向用户提供有关信息
- 文件系统的执行效率
- 提供与I/O的统一接口
文件类型
分类目的
- 对不同文件进行管理，提高系统效率
- 提高用户界面友好型
具体分类
- 按信息保存期限分类：临时文件/永久文件/档案文件
- 按文件保护方式分类：只读文件/读写文件/可执行文件
- 按文件性质和拥堵分类：系统文件/用户文件/库文件
- 按文件的逻辑结构分类：流式文件、记录式文件
- 按文件的物理结构分类：顺序文件、链接文件、索引文件
文件结构
逻辑结构
从用户角度研究文件的组织形式：
- 无结构文件
- 有结构文件
- 无结构文件（流式文件）
- 构成文件的基本单位是字符，文件是有逻辑无意义的、无结构的一串字符的集合
- 好处：提供很大的灵活性
- 有结构文件（记录文件）
- 文件是由若干个记录组成，是一个固定长度记录的序列，每条记录有其内部结构，每个记录有一个键，可按键进行查找
物理结构
从系统角度来看文件，从文件在物理介质上的存放方式来研究文件
- 连续（顺序）结构
- 链接结构
- 索引结构
- 连续结构：文件信息存放在若干连续的物理块中
- 优点：简单；支持顺序存取和随机存取；顺序存取速度快；所需的磁盘寻道次数和寻道时间最少
- 缺点：文件不能动态增长；预留空间浪费；重新分配和移动；不利于文件插入和删除；外碎片问题；存储压缩技术
- 链接结构：
- 优点：提高了磁盘空间利用率，不存在外碎片问题；有利于文件插入和删除；有利于文件动态扩充
- 缺点：存取速度慢，不适于随机存取；可靠性问题，如指针出错；更多寻道次数和寻道时间；链接指针占用一定空间
- 索引结构：
- 文件信息存放在不连续物理块中，系统为每个文件建立一个专用数据结构——索引表，并将这些块的块号存放在一个索引表中
- 一个索引表就是磁盘块地址数组，其中第i个条目指向文件第i块
- 优点：既能顺序存取，又能随机存取；满足了文件动态增长、插入和删除的要求
- 缺点：较多的寻道次数和寻道时间；索引表本身带来了系统开销
索引表组织
1.链接模式：一个盘块一个索引表，多个索引表链接在一起
2.多级索引：将一个大文件的所有索引表（二级索引）的地址放在另一个索引表（一级索引）中
3.综合模式：
- 每个文件索引表为13个索引项，每项2个字节。最前面10项直接登记存放文件信息的物理块号（直接寻址）
- 如果文件大于10块，则利用第11项指向一个物理块，该块中最多可放256个文件物理块的块号（一次间接寻址）。对于更大的文件还可利用第12和第13项作为二次和三次间接寻址
目录结构
基本概念
文件控制块（FCB）
- 文件控制块是操作系统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关信息（文件属性）
- 文件控制块是文件存在的标志
文件目录
把所有FCB组织在一起，就构成了文件目录，即文件控制块的有序集合
- 目录项：构成文件目录的项目（目录项就是FCB）
- 目录文件：为实现对文件目录的管理，通常将文件目录以文件形式保存在外存，这个文件就叫做目录文件
目录结构
目的
- 高效性
- 重命名
- 逻辑组
- …
一级目录结构
- 优点：简单，易实现
- 缺点：
- 命名问题
- 逻辑组
二级目录结构
树形目录结构
文件访问方法
1.目录检索
2.文件寻址
目录改进
1.目的：加快目录检索
2.方法：采用目录项分解法，把FCB分成两部分
- 符号目录项：文件名，文件号
- 基本目录项：除文件名以外的所有项目
空闲空间管理
数据结构
- 空闲块表：所有空闲块记录在一个表中
- 空闲块链表：把所有空闲块链成一个链
管理方法
- 位示图
- 成组链接法
