第6章文件管理.ppt

第第6章章 文件管理文件管理介绍文件与文件系统的有关概念和问题本章学习目标本章学习目标l文件、文件系统、文件目录、目录项、文件共享等基本概念及文件的分类 l文件的两种逻辑结构及两种存取方法l文件的三种物理结构：连续结构、链接结构及索引结构l三种目录结构：单级、二级、多级目录结构 l文件的共享及保护l6.1 文件与文件系统l6.2 文件的逻辑结构l6.3 文件的物理结构l6.4 文件目录l6.5 文件的操作l6.6 文件的共享与保护l6.7 文件的完整性l6.8 外存空间的管理6.1 文件与文件系统文件与文件系统l一、文件与文件系统的概念l二、文件的分类、属性及文件系统的功能 一、文件与文件系统的概念一、文件与文件系统的概念l1文件的定义l文件是具有标识符（文件名）的一组相关信息的集合。l字符流：流式文件，用于UNIX、DOS系统。l记录：记录式文件，用于信息管理。l设备：赋予特殊文件名的文件。l2文件系统的定义l是操作系统中负责存取和管理文件信息的机构。二、文件的分类、属性及文件系统的功能二、文件的分类、属性及文件系统的功能1.文件的分类文件的分类l按用途分类：l（1）系统文件l（2）用户文件l（3）库文件 l按文件中的数据形式分类：l（1）源文件l（2）目标文件l（3）可执行文件文件l按保护方式类：l（1）只读文件l（2）读写文件l（3）执行文件l按文件的性质类：l（1）普通文件l（2）目录文件l（3）特殊文件 二、文件的分类、属性及文件系统的功能二、文件的分类、属性及文件系统的功能2.文件的属性文件的属性l(1)文件类型：从不同角度确定类型l(2)文件长度：文件的当前长度l(3)文件的位置：在哪一设备上或在设备的什么位置l(4)文件的存取控制：读、写或执行等控制l(5)文件的建立时间：文件最后的修改时间二、文件的分类、属性及文件系统的功能二、文件的分类、属性及文件系统的功能3.文件系统的功能文件系统的功能l(1)用户执行创建、修改、删除读写文件的命令。l(2)用户能以合适的方式构造其他的文件。l(3)用户能在系统的控制下，共享其他用户的文件。l(4)允许用户用符号名访问文件。l(5)系统应有转存和恢复文件的能力，以防止意外事故的发生。l(6)系统应提供可靠保护及保密措施。6.2 文件的逻辑结构文件的逻辑结构l1.逻辑结构：文件的组成形式。l文件的逻辑结构可分为以下两类。l有结构的文件：记录式文件。(1)等长记录文件。它指文件中所有记录的长度都是相等的。(2)变长记录文件。它指文件中各记录的长度不相同。l无结构文件：流式文件，如源程序、库函数。l2.存取方法：两种l顺序存取。如磁带。l随机存取。随机存取又称直接存取，在存取时必须先确定进行存取时的起始位置（如记录号、字符序号等）。6.3 文件的物理结构文件的物理结构l物理结构：外存上的存储组织形式l1.连续结构l可顺序、随机存取l可快速存取l不利于文件的扩充、删除l2.链接结构l只可顺序存取l不指明文件长度l易于扩充、删除l3.索引结构 文件的连续结构文件的连续结构文件的链接结构文件的链接结构文件的索引结构文件的索引结构文件的多重索引结构文件的多重索引结构 6.4 文件目录文件目录l文件目录：文件名与文件物理位置的对应关系。l1.单级目录结构l文件多时，搜索文件的时间长l文件不可重名l2.二级目录结构：主目录用户文件目录l搜索文件时间变短l基本解决文件重名l3.多级目录结构：树形目录结构l层次清楚l解决重名l查找速度快单级目录结构单级目录结构文件名文件物理位置日期时间其他信息CbscWps二级目录结构二级目录结构多级目录结构多级目录结构6.5 文件的操作文件的操作l1对文件的操作l（1）创建文件 l（2）删除文件 l（3）打开文件 l（4）读文件 l（5）写文件 l（6）关闭文件 l2对记录的操作l（1）读操作 l（2）写操作 l（3）查找 l（4）修改 l（5）插入 l（6）删除6.6 文件的共享与保护文件的共享与保护l1文件的共享l2文件的保护l3口令l4密码1文件的共享文件的共享(1)绕弯路法绕弯路法l“*”表示一个目录的父目录l例如：当前目录为Rl用户访问文件14，使用路径：l*/*/A/C/Ml用户访问文件7，使用路径：l*/*/A/D（a）对文件的连接（b）对目录的连接1文件的共享文件的共享(2)连接法连接法2文件的保护文件的保护(1)存取控制矩阵存取控制矩阵文件用户123456781010010012101001003000100104010101005101010016000111007011000102文件的保护文件的保护(2)存取控制表存取控制表l文件存取权限：lE：只执行lR：只读lW：只写lB：只在文件尾写lD：删除文件用户WW文件名RWEB组RB组WC组E其他NONE3口令口令l使用口令的优点是：简便，节省空间。l使用口令缺点是：l（1）可靠性差。口令易被窃取。l（2）存取控制不易改变。l（3）保护级别少4密码密码l一种简单的做法：l建立文件时，利用一个代码键启动一个随机数发生器，产生一系列随机数，由文件系统将这些相继的随机数依次加到文件的字节上去，译码时用相同的代码键启动随机数发生器，从存入的文件中依次减去所得到的随机数，文件就还原了。l在此种措施中，代码键不存入系统。文件主只将代码键告诉允许访问该文件的用户，而系统程序员是不知道的。l特点：l保密性强l节省存储空间l必须花费大量的编码和译码时间，增加系统的开销6.7 文件的完整性文件的完整性l1.周期性转储l周期性转储指按固定的时间周期把存储器中所有文件的内容转存到某种介质上。当文件遭到破坏后，可使用介质上的文件拷贝将文件恢复到最后一次转存时的状态。l2.增量转储l增量转储指每隔一定时间，将所有被修改过的文件和新文件转储到介质上。通常系统对这些修改过的文件及新文件要作标记，在转储后将该标记消除。l3.共同缺点l最后一次转储到故障发生，不可恢复。6.8 外存空间的管理外存空间的管理l一、外存的主要技术参数l二、空闲块的管理 l三、分配策略l四、磁盘的驱动调度 一、外存的主要技术参数一、外存的主要技术参数l外存是保存文件的介质，是文件系统功能强弱的重要因素，常见的外存有磁带、磁盘、磁鼓等。l主要技术参数：l（1）容量 l（2）物理尺寸l（3）访问方法 l（4）传输速率l（5）查询时间 l（6）延迟时间l（7）可拆卸性 二、空闲块的管理二、空闲块的管理l1空闲文件目录l2空闲块链l3位示图1空闲文件目录空闲文件目录序号12345第一个空闲块号382031空闲块个数2435空闲块号3.48.9.10.1120.21.2231.32.33.34.352空闲块链空闲块链3位示图位示图1 1110110000100011 111011000010001000100001111111110011010101100001 1110110000100011 111011000010001000100001111111110011010101100000001000011111111三、分配策略三、分配策略l空闲块的分配有静态和动态两种。l在静态分配中，用户在建立文件时宣布文件的大小，系统一次分配其所需要的全部区域。静态分配适用于对连续文件的分配。l在动态分配中，用户在建立一个文件时，系统并不分配存储空间，而是每次写信息时按所写信息的大小进行分配。动态分配方式适用于链接结构的文件和索引结构的文件。四、四、磁盘的驱动调度磁盘的驱动调度l1.解决磁盘驱动问题的方法：采用驱动调度算法l2.驱动调度：l移臂调度算法（先）l先来先服务算法（FCFS）l最短时间优先算法（SSTF）l扫描算法（SCAN）l循环扫描算法（CSCAN）l旋转调度算法（后）例题：移臂调度例题：移臂调度l当前存储臂处于0号柱面l存取臂移动顺序为：l0-7-7-7-40-2l效果：需要来回移动存取臂l如果将输入输出请求柱面次序更改为：l0-2-7-7-7-40l效果：很大程度的节约移臂时间柱面号磁道号物理记录号7417487454064277例题：旋转调度例题：旋转调度l对7号柱面上的三个输入输出请求，顺序为：l1-8-5l效果：需旋转两圈才能完成l如果将输入输出请求柱面次序更改为：l1-5-8l效果：只需旋转一圈就可完成柱面号磁道号物理记录号741745748FCFS调度算法调度算法（从100号磁道开始）被访问的下一个磁道号移动距离（磁道数）5545583391918219072160701501038112184146平均寻道长度：55.3SSTF调度算法调度算法（会出现进程（会出现进程“饥饿饥饿”现象）现象）（从100号磁道开始）被访问的下一个磁道号移动距离（磁道数）90105832553391638118201501321601018424平均寻道长度：27.5SCAN调度算法调度算法（又称为电梯调度算法）（又称为电梯调度算法）（从100号磁道开始，向磁道号增加方向访问）被访问的下一个磁道号移动距离（磁道数）1505016010184249094583255339163811820平均寻道长度：27.8电梯调度算法流程图电梯调度算法流程图l电梯调度算法的工作流程：存取臂移到一个方向上最远的所请求的柱面之后，一旦没有访问请求，存取臂就改变移动方向。CSCAN调度算法调度算法（磁头单向移动）（磁头单向移动）（从100号磁道开始，向磁道号增加方向访问）被访问的下一个磁道号移动距离（磁道数）15050160101842418166382039155165839032平均寻道长度：35.8