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第十章文件系统.ppt

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第十章文件系统.ppt
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10.1 文件和文件系统 10.2 文件的逻辑结构 10.3 文件的物理结构 10.4 文件空间分配与管理 10.5 目录管理 10.6 文件的共享和保护,第10章 文件管理,10.1 文件与文件系统,1.文件 (1)类型 按用途分(系统文件、用户文件、库文件) 按文件中数据的形式分(源文件、目标文件、可执行文件) 按存取控制属性分(不保护文件、只读文件和读写文件)。 (2)属性 除文件名和数据以外的,与文件相关的信息。(参考教材P234表11.1),(3)文件的操作(参考教材P235) (4)文件的加锁(同步控制),10.1 文件与文件系统,2.文件系统 (1)概念文件系统是指OS中处理文件的软件和数据。 (2)功能 文件的存取 文件的组织 目录管理 文件存储空间的管理 文件的共享和保护 文件操作,10.1 文件与文件系统,具体可分成以下八个层次:,(3)文件系统的层次模型,(3)文件系统的层次模型,用户存取要求,用户接口,符号文件系统,基本文件系统,存取控制层,逻辑文件系统,物理文件系统,,,回答,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,存储设备分配 策略模块,,文件名转换成 文件标识符fd,由fd获得文件 信息,逻辑地址转 换成相对块号,相对块号转 换成物理块号,物理块号变换成设备要求的格式,对空闲存储块 进行管理,1)用户接口(命令接口、系统调用) 2)符号文件系统(将用户文件名转换成系统内部名) 3)基本文件系统根据系统内部文件名找到文件的说明信息,包括存取控制表、文件结构和开始地址等。 4)存取控制层(检验访问的合法性) 5)逻辑文件系统 根据文件的逻辑结构和块设备中的块尺寸计算所要访问数据的相对块号。,(3)文件系统的层次模型,6)物理文件系统 根据文件的存储结构将相对块号转换成物理块号。 7)文件存储设备分配策略模块和设备策略模块 设备分配策略模块对空闲存储块进行管理。 设备策略模块将物理块号转换成对应文件存储设备所要求的格式(柱面、磁道、扇区)。 8)I/O调度及控制(设备处理程序执行读写操作),(3)文件系统的层次模型,10.2 文件的逻辑结构,文件的逻辑结构是指用户可以直接处理的文件的组织形式,也称文件组织。文件逻辑结构选取的主要考虑因素:存取速度、维护方便和可靠性等。 1.分类 从逻辑结构上,文件分为: 有结构文件(记录式文件) 无结构文件(字符流文件,是一种顺序文件。),操作系统不知道也不关心文件的内容,所见到的是字节序列。 UNIX文件系统把所有的文件都看作是字符流的顺序文件。,(1)根据文件中记录的特性分定长记录文件变长记录文件 (2)根据文件的组织方式分 顺序文件 索引文件 索引顺序文件 直接或哈希文件,2.有结构文件(记录式文件),(1)逻辑记录的排序 串结构文件(按时间先后排列,与关键字无关) 顺序结构文件(按关键字顺序排序) (2)顺序文件的读、写操作 1)定长记录,4.顺序文件,设置一指针ptr,指向下一次存取的 记录的逻辑地址,定长记录的长度为l, 则有:ptr=ptr+l,,4.顺序文件,2)变长记录,每个记录的长度Li记录的长度存放 在Li单元中 Ptri+1=ptri+Li+l 第i个记录的首地址Ai为:Ai=∑Lk+i*l,k=0,i-1,(3)顺序文件的优点 适合顺序存取,批量存取的效率高。 (4)顺序文件的缺点变长记录文件随机直接存取效率低。,4.顺序文件,5.索引顺序文件,(1)原理将顺序文件的所有记录分成若干个组,并为顺序文件建 立一张索引表,索引表的表项为每组第一个记录的键 值和指向该记录的指针。索引顺序文件一般是按关键 字的顺序组织成的文件。 (2)组织形式,,,,索引表,逻辑文件,索引顺序文件支持对逻辑文件的顺序访问,也支持对索引表的 随机访问。,5.索引顺序文件,6.索引文件,(1)原理为每个文件建立一张主索引表,每个逻辑记录在索引表中建立一个表项,每一个表项设一指针指向对应的逻辑记录。用户也可以根据需要,用自己感兴趣的字段建立辅助索引表。 (2)组织形式,索引表,逻辑文件,索引文件很容易实现对逻辑文件的随机访问。,10.3 文件的物理结构,1.文件物理结构 (1)概念 是指文件在外存上的存储组织形式,也称文件存储结构。文件的物理结构决定了文件信息在存储设备上存放的位置。 (2)物理结构的类型 连续文件 串联文件 索引文件,3.连续文件,(1)原理是把逻辑上连续的文件信息依次存放到相邻的物理块中。,文件说明信息,0 1 2 3,文件信息在外存上连续存放。,3.连续文件,(2)优点逻辑地址到物理地址的转换方便,便于批量存取,查找速度快。 (3)缺点 文件建立后不能方便地动态增长,且对文件部分信息的删改会留下难以利用的碎片。 事先必须知道文件的长度。
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