操作系统ppt课件第六章

Operating SystemOperating SystemPage 12024/7/18第六章 文件管理操作系统Page 12023/8/15Operating SystemOperating System第第第第六六六六章章章章 文文文文件件件件管管管管理理理理q文件和文件系统文件和文件系统q文件的逻辑结构文件的逻辑结构q外存分配方式外存分配方式q目录管理目录管理q文件存储空间的管理文件存储空间的管理q文件共享与文件保护文件共享与文件保护q数据一致性控制数据一致性控制Page 22024/7/18第六章 文件管理文件和文件系统Page 22023/8/15Operating SystemOperating System目目目目录录录录管管管管理理理理q实现实现“按名存取按名存取”v文件系统最基本的功能文件系统最基本的功能q提高对目录的检索速度提高对目录的检索速度v加快目录检索速度，从而提高文件存取速度加快目录检索速度，从而提高文件存取速度q文件共享文件共享v一份文件副本供不同用户使用一份文件副本供不同用户使用q允许文件重名允许文件重名v允许不同用户对不同文件取相同的名字允许不同用户对不同文件取相同的名字Page 32024/7/18目录管理实现“按名存取”Page 32023/8/15Operating SystemOperating System目目目目录录录录管管管管理理理理q文件控制块和索引结点文件控制块和索引结点q目录结构目录结构q目录查询技术目录查询技术Page 42024/7/18目录管理文件控制块和索引结点Page 42023/8/15Operating SystemOperating System文文文文件件件件控控控控制制制制块块块块和和和和索索索索引引引引结结结结点点点点q文件控制块（文件控制块（FCB）v是用于描述和控制文件的数据结构是用于描述和控制文件的数据结构v文件管理程序可借助文件管理程序可借助FCB中的信息对文件施中的信息对文件施以各种操作以各种操作v文件控制块的有序集合文件控制块的有序集合称为称为文件目录文件目录，即一，即一个文件控制块就是一个文件目录项个文件控制块就是一个文件目录项v通常，一个文件目录本身也被看作是一个文通常，一个文件目录本身也被看作是一个文件，件，称为称为目录文件目录文件Page 52024/7/18文件控制块和索引结点文件控制块（FCB）Page 52023Operating SystemOperating System文文文文件件件件控控控控制制制制块块块块和和和和索索索索引引引引结结结结点点点点q文件控制块中的信息文件控制块中的信息v基本信息类基本信息类文件名文件名文件的物理位置文件的物理位置 文件的逻辑结构文件的逻辑结构 文件的物理结构文件的物理结构 v文件控制信息类文件控制信息类文件拥有者权限文件拥有者权限核准用户权限核准用户权限一般用户权限一般用户权限v使用信息类使用信息类文件建立日期文件建立日期文件修改日期文件修改日期Page 62024/7/18文件控制块和索引结点文件控制块中的信息Page 62023/Operating SystemOperating System文文文文件件件件控控控控制制制制块块块块和和和和索索索索引引引引结结结结点点点点MS-DOS的文件控制块的文件控制块 1.文件控制块文件控制块(FCB)包含的信息：包含的信息：图图6-14示出了示出了MS-DOS中的文件控制块，其中含有文件名、中的文件控制块，其中含有文件名、文件所在的第一个盘块号、文件属性、文件建立日期和时间文件所在的第一个盘块号、文件属性、文件建立日期和时间及文件长度等。及文件长度等。FCB的长度为的长度为32个字节，对个字节，对360KB的软盘，的软盘，1.总共可包含总共可包含112个个FCB，共占，共占4KB的存储空间。的存储空间。Page 72024/7/18文件控制块和索引结点MS-DOS的文件控制块 文件控制块(Operating SystemOperating System文文文文件件件件控控控控制制制制块块块块和和和和索索索索引引引引结结结结点点点点q索引结点索引结点v索引结点的引入索引结点的引入文件目录通常放在磁盘上，当文件很多时，文件目录通常放在磁盘上，当文件很多时，占用大量磁盘空间占用大量磁盘空间检索文件过程中，只需使用文件名，而不检索文件过程中，只需使用文件名，而不用其他信息用其他信息v将文件描述信息单独形成一个数据结构，称将文件描述信息单独形成一个数据结构，称为为索引结点索引结点，也称为，也称为i结点结点v在文件目录中的每个目录项，仅包含在文件目录中的每个目录项，仅包含文件名文件名和和指向索引结点的指针指向索引结点的指针v引入索引结点后，使文件的目录项更小，占引入索引结点后，使文件的目录项更小，占用磁盘空间少，检索速度加快用磁盘空间少，检索速度加快Page 82024/7/18文件控制块和索引结点索引结点Page 82023/8/15Operating SystemOperating System文文文文件件件件控控控控制制制制块块块块和和和和索索索索引引引引结结结结点点点点UNIX的文件目录的文件目录 14B2BPage 92024/7/18文件控制块和索引结点UNIX的文件目录 14B2BPage Operating SystemOperating System文文文文件件件件控控控控制制制制块块块块和和和和索索索索引引引引结结结结点点点点q若每个若每个FCB为为64B，盘块大小为，盘块大小为1KB，则每盘块，则每盘块可存放可存放16个个FCB，若某文件系统有，若某文件系统有640个个FCB，需占用需占用40个盘块个盘块q若按前述方法只存文件名和索引节点号，每个目若按前述方法只存文件名和索引节点号，每个目目录项占目录项占16B，每盘块可存，每盘块可存64个目录项，个目录项，640个个FCB只占只占10个盘块，查找目录时间大大缩短个盘块，查找目录时间大大缩短Page 102024/7/18文件控制块和索引结点若每个FCB为64B，盘块大小为1KB，Operating SystemOperating System文文文文件件件件控控控控制制制制块块块块和和和和索索索索引引引引结结结结点点点点q磁盘索引结点：存放在磁盘磁盘索引结点：存放在磁盘 v文件主标识符文件主标识符 v文件类型文件类型 v文件存取权限文件存取权限 v文件物理地址文件物理地址：13个地址项个地址项v文件长度文件长度 v文件连接计数：共享文件连接计数：共享 v文件存取时间文件存取时间 Page 112024/7/18文件控制块和索引结点磁盘索引结点：存放在磁盘 Page 11Operating SystemOperating System2)磁盘索引结点磁盘索引结点 每个文件有惟一的磁盘索引结点，它主要包括以下内容：每个文件有惟一的磁盘索引结点，它主要包括以下内容：文件主标识符文件主标识符文件主标识符文件主标识符：拥有该文件的个人或小组的标识符。拥有该文件的个人或小组的标识符。文件类型文件类型文件类型文件类型：包括正规文件、目录文件、或特别文件。包括正规文件、目录文件、或特别文件。文件存取权限文件存取权限文件存取权限文件存取权限：指个类用户对文件的存取权限。指个类用户对文件的存取权限。文件物理地址文件物理地址文件物理地址文件物理地址：每个索引结点中含有每个索引结点中含有13个地址项。个地址项。文件长度文件长度文件长度文件长度：指以字节为单位的文件长度。指以字节为单位的文件长度。文件连接计数文件连接计数文件连接计数文件连接计数：表明在本文件系统中，所有指向该文件名表明在本文件系统中，所有指向该文件名的指针计数。的指针计数。文件存取时间文件存取时间文件存取时间文件存取时间：指出本文件最近被进程存取的时间，最近指出本文件最近被进程存取的时间，最近被修改的时间及索引结点最近被修改的时间。被修改的时间及索引结点最近被修改的时间。Page 122024/7/182)磁盘索引结点 每个文件有惟一的磁盘索引结点，它主要包括Operating SystemOperating System文文文文件件件件控控控控制制制制块块块块和和和和索索索索引引引引结结结结点点点点q内存索引结点：存放在内存内存索引结点：存放在内存 v索引结点编号索引结点编号v状态：指示状态：指示i结点是否上锁或被修改结点是否上锁或被修改v访问计数：进程访问此访问计数：进程访问此i结点数结点数v文件所属文件系统的逻辑设备号文件所属文件系统的逻辑设备号v链接指针：设置有分别指向空闲链表和散列队链接指针：设置有分别指向空闲链表和散列队列的指针列的指针Page 132024/7/18文件控制块和索引结点内存索引结点：存放在内存 Page 13Operating SystemOperating System 3)内存索引结点内存索引结点 存放在内存中的索引结点，当文件被打开时，要将磁盘索存放在内存中的索引结点，当文件被打开时，要将磁盘索引结点拷贝到内存的索引结点中，便于以后使用。在内存索引引结点拷贝到内存的索引结点中，便于以后使用。在内存索引结点中，增加了以下内容：结点中，增加了以下内容：(1)索引结点编号索引结点编号索引结点编号索引结点编号。用于标识内存索引结点。用于标识内存索引结点。(2)状态状态状态状态。指示指示i结点是否上锁或被修改。结点是否上锁或被修改。(3)访问计数访问计数访问计数访问计数。每当有一进程要访问此每当有一进程要访问此i结点时，结点时，将该访问计将该访问计数加数加1，访问完再减访问完再减1。(4)文件所属文件系统的逻辑设备号文件所属文件系统的逻辑设备号文件所属文件系统的逻辑设备号文件所属文件系统的逻辑设备号。(5)链接指针链接指针链接指针链接指针。设置有分别指向空闲链表和散列队列的指针。设置有分别指向空闲链表和散列队列的指针。Page 142024/7/18 3)内存索引结点 Page 142023/Operating SystemOperating System目目目目录录录录管管管管理理理理q文件控制块和索引结点文件控制块和索引结点q目录结构目录结构q目录查询技术目录查询技术Page 152024/7/18目录管理文件控制块和索引结点Page 152023/8/15Operating SystemOperating System目目目目录录录录结结结结构构构构q单级目录结构单级目录结构v整个系统只建立一张目录表，每个文件占一个目录项整个系统只建立一张目录表，每个文件占一个目录项单级目录单级目录 Page 162024/7/18目录结构单级目录结构单级目录 Page 162023/8/1Operating SystemOperating System目录项例目录项例目录项例目录项例Page 172024/7/18目录项例Page 172023/8/15Operating SystemOperating System目目目目录录录录结结结结构构构构q单级目录优点单级目录优点v简单简单v能实现按名存取能实现按名存取q单级目录缺点单级目录缺点v查找速度慢查找速度慢 v不允许重名不允许重名 v不便于实现文件共享不便于实现文件共享q单级目录只实现了目录管理的第一项功能，即单级目录只实现了目录管理的第一项功能，即“按名存取按名存取”Page 182024/7/18目录结构单级目录优点Page 182023/8/15Operating SystemOperating System目目目目录录录录结结结结构构构构q两级目录两级目录v为每个用户建立一个单独的用户文件目录为每个用户建立一个单独的用户文件目录UFD(User File Directory)，由用户所有文，由用户所有文件的件的FCB组成组成v在系统中建立在系统中建立主文件目录主文件目录MFD（Master File Directory），每个用户，每个用户目录文件目录文件在主在主文件目录中占一个目录项文件目录中占一个目录项Page 192024/7/18目录结构两级目录Page 192023/8/15Operating SystemOperating System目目目目录录录录结结结结构构构构Page 202024/7/18目录结构Page 202023/8/15Operating SystemOperating System目目目目录录录录结结结结构构构构q两级目录的优点两级目录的优点v提高了检索目录的速度提高了检索目录的速度 v在不同的用户目录中，在不同的用户目录中，可以使用相同的文件名可以使用相同的文件名v不同用户还可使用不同的文件名来访问系统中不同用户还可使用不同的文件名来访问系统中的同一个共享文件的同一个共享文件 Page 212024/7/18目录结构两级目录的优点Page 212023/8/15Operating SystemOperating System目目目目录录录录结结结结构构构构q目录文件：由文件的目录项组成的文件目录文件：由文件的目录项组成的文件q多级目录结构多级目录结构v多级目录结构又称为树形目录结构多级目录结构又称为树形目录结构v主目录称为主目录称为根目录根目录，数据文件称为，数据文件称为树叶树叶，其他目录，其他目录作为树的结点作为树的结点v为提高文件系统的灵活性，允许一个目录文件中的为提高文件系统的灵活性，允许一个目录文件中的目录项既作为目录文件的目录项既作为目录文件的FCB，又是数据文件的，又是数据文件的FCBq根根据据这这个个递递归归定定义义就就形形成成了了一一个个倒倒立立的的树树的的结结构构。对对于于一一棵棵树树，它它有有一一个个树树根根（只只有有一一个个，根根目目录录），在在树树根根上上可可以以长长树树叶叶（一一般般文文件件），也也可可以以长长树树枝枝（子子目目录录文文件件）；对对于于每每个个树树技技又又可可以以长长树树枝枝，也也可可以以长长树叶树叶Page 222024/7/18目录结构目录文件：由文件的目录项组成的文件Page 2220Operating SystemOperating System目目目目录录录录结结结结构构构构Page 232024/7/18目录结构Page 232023/8/15Operating SystemOperating SystemPage 242024/7/18Page 242023/8/15Operating SystemOperating System目目目目录录录录结结结结构构构构q路径名路径名v在树形目录结构中，在树形目录结构中，从根目录从根目录到任何数据文到任何数据文件，件，都只有一条惟一的通路。都只有一条惟一的通路。在该路径上在该路径上从树的根从树的根(即主目录即主目录)开始，开始，把全部目录文件把全部目录文件名与数据文件名，依次地用名与数据文件名，依次地用“/”（或（或“”）连接起来，）连接起来，即构成该数据文件的即构成该数据文件的路路径名径名(path name)v系统中的每一个文件都有惟一的路径名系统中的每一个文件都有惟一的路径名DOS WINDOWSDOS WINDOWS系统中文件路径名系统中文件路径名 ART BIUI D BPART BIUI D BPUNIXUNIX系统中文件路径名系统中文件路径名/A/R/T /B/IU/I /D /B/A/R/T /B/IU/I /D /B/P/P Page 252024/7/18目录结构路径名Page 252023/8/15Operating SystemOperating SystemPage 262024/7/18Page 262023/8/15Operating SystemOperating System (2)路径名。路径名。在在树树形形目目录录结结构构中中，从从根根目目录录到到任任何何数数据据文文件件，都都只只有有一一条条惟惟一一的的通通路路。在在该该路路径径上上从从树树的的根根(即即主主目目录录)开开始始，把把全全部部目目录录文文件件名名与与数数据据文文件件名名，依依次次地地用用“/”连连接接起起来来，即即构构成成该该数数据据文文件件的的路路路路径径径径名名名名(path name)。系系统统中中的的每每一个文件都有惟一的路径名。一个文件都有惟一的路径名。例例如如，在在图图 6-18 中中用用户户B为为访访问问文文件件J，应应使使用用其其路路径名径名/B/F/J来访问。来访问。Page 272024/7/18 (2)路径名。Page 272023/8/Operating SystemOperating System目目目目录录录录结结结结构构构构q当前目录当前目录v为每个进程设置一个为每个进程设置一个“当前目录当前目录”，又称为，又称为“工作目录工作目录”。进程对各文件的访问都相对。进程对各文件的访问都相对于于“当前目录当前目录”而进行而进行v把从当前目录开始直到数据文件为止所构成把从当前目录开始直到数据文件为止所构成的路径名，称为的路径名，称为相对路径名相对路径名(relative path name)v把从树根开始的路径名称为把从树根开始的路径名称为绝对路径名绝对路径名(absolute path name)Page 282024/7/18目录结构当前目录Page 282023/8/15Operating SystemOperating System (3)当前目录当前目录(Current Directory)。当当一一个个文文件件系系统统含含有有许许多多级级时时，每每访访问问一一个个文文件件，都都要要使使用用从从树树根根开开始始直直到到树树叶叶(数数据据文文件件)为为止止的的、包包括括各各中中间间结结点点(目目录录)名名的的全全路路径径名名。同同时时由由于于一一个个进进程程运运行行时时所所访访问问的的文文件件，大大多多仅仅局局限限于于某某个个范范围围，因因而而非非常常不不便便。基基于于这这一一点点，可可为为每每个个进进程程设设置置一一个个“当当当当前前前前目目目目录录录录”，又又称称为为“工工工工作作作作目目目目录录录录”。进进程程对对各各文文件件的的访访问问都都相相对对于于“当当前前目目录录”而而进进行行。此此时时各各文文件件所所使使用用的的路路径径名名，只只需需从从当当前前目目录录开开始始，逐逐级级经经过过中中间间的的目目录录文文件件，最最后后到到达达要要访访问问的的数数据据文文件件。把把这这一一路路径径上上的的全部目录文件名与数据文件名用全部目录文件名与数据文件名用“/”连接形成路径名。连接形成路径名。如如用用户户B的的当当前前目目录录是是F，则则此此时时文文件件J的的相相对对路路径径名名仅仅是是J本本身身。这这样样，把把从从当当前前目目录录开开始始直直到到数数据据文文件件为为止止所所构构成成的的路路径径名名，称称为为相相相相对对对对路路路路径径径径名名名名(relative path name)；而而把把从从树树根根开始的路径名称为开始的路径名称为绝对路径名绝对路径名绝对路径名绝对路径名(absolute path name)。Page 292024/7/18 (3)当前目录(Current DirectoOperating SystemOperating System目目目目录录录录结结结结构构构构q增加和删除目录增加和删除目录v不删除非空目录不删除非空目录当目录当目录(文件文件)不空时，不空时，不能将其删除，而不能将其删除，而为了删除一个非空目录，必须先删除目录为了删除一个非空目录，必须先删除目录中的所有文件，使之先成为空目录，中的所有文件，使之先成为空目录，后再后再予以删除予以删除v可删除非空目录可删除非空目录当要删除一目录时，如果在该目录中还包当要删除一目录时，如果在该目录中还包含有文件，则目录中的所有文件和子目录含有文件，则目录中的所有文件和子目录也同时被删除也同时被删除Page 302024/7/18目录结构增加和删除目录Page 302023/8/15Operating SystemOperating System目目目目录录录录管管管管理理理理q文件控制块和索引结点文件控制块和索引结点q目录结构目录结构q目录查询技术目录查询技术Page 312024/7/18目录管理文件控制块和索引结点Page 312023/8/15Operating SystemOperating System目目目目录录录录查查查查询询询询技技技技术术术术q线性检索法线性检索法查找查找/usr/ast/mbox的步骤的步骤 Page 322024/7/18目录查询技术线性检索法查找/usr/ast/mbox的步骤 Operating SystemOperating System目目目目录录录录查查查查询询询询技技技技术术术术qHash法法v系统利用用户提供的文件名并将它变换为文件目录系统利用用户提供的文件名并将它变换为文件目录的索引值，再利用该索引值到目录中去查找的索引值，再利用该索引值到目录中去查找qHash法中的冲突处理方法法中的冲突处理方法 v在利用在利用Hash法索引查找目录时，如果目录表中相法索引查找目录时，如果目录表中相应的目录项是空的，则表示系统中并无指定文件应的目录项是空的，则表示系统中并无指定文件v如果目录项中的文件名与指定文件名相匹配，如果目录项中的文件名与指定文件名相匹配，则则表示该目录项正是所要寻找的文件所对应的目录项，表示该目录项正是所要寻找的文件所对应的目录项，故而可从中找到该文件所在的物理地址故而可从中找到该文件所在的物理地址v如果在目录表的相应目录项中的文件名与指定文件如果在目录表的相应目录项中的文件名与指定文件名并不匹配，此时须将其名并不匹配，此时须将其Hash值再加上一个常数值再加上一个常数形成新的索引值，形成新的索引值，再返回到第一步重新开始查找再返回到第一步重新开始查找Page 332024/7/18目录查询技术Hash法Page 332023/8/15Operating SystemOperating System第第第第六六六六章章章章 文文文文件件件件管管管管理理理理q文件和文件系统文件和文件系统q文件的逻辑结构文件的逻辑结构q外存分配方式外存分配方式q目录管理目录管理q文件存储空间的管理文件存储空间的管理q文件共享与文件保护文件共享与文件保护q数据一致性控制数据一致性控制Page 342024/7/18第六章 文件管理文件和文件系统Page 342023/8/1Operating SystemOperating SystemPage 352024/7/18END操作系统Page 352023/8/15