第6章 文件管理

文件管理

概述 文件的结构和存取方式 文件目录 文件系统的实现 文件的使用 文件系统的可靠性和安全性
一、概述
所有的计算机应用程序都要： 存储信息，检索信息
两种观点 用户观点： 文件系统如何呈现在其面前：一个文件 有什么组成，如何命名，如何保护文件， 可以进行何种操作等等 按名存取 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(与设 备管理的接口)等等 外存空间管理
空闲盘块号 栈
1 00 4 00 3 99
1 00
99 0 7 99 9 …
3 01 S.free 0 1 1 00 3 00 2 99
7 90 1
3 00
4 00
7 90 0
… 2 99 3 99 7 89 9 7 99 9
…
98 99 2 02 2 01 2 01
…
3 01
…
…
7 80 1
…
7 90 1
文件2
文件3
… …
文件n（FCB）
（2）二级目录结构 为改变一级目录文件目录命名冲突，并 提高对目录文件检索速度而改进 目录分为两级：一级称为主文件目录， 给出用户名，用户子目录所在的物理位 置；二级称为用户文件目录（又称用户 子目录），给出该用户所有文件的FCB
文件目录

二级目录结构
主文件目录
目录分解法
目录文件的 目录项是文件控制块FCB
文件 名
扩展 名
文 件 属 性
建立 日期
建立 时间
文件 修改 修改 第一个磁盘 长度 日期 时间 块号
将上述目录项分解，引入索引节点 目录文件 文件名 索引节点号 1 2 索引节点表

• 目的： • （1）提高存储空间的利用率 • （2）提高文件的访问速度
6.3.1
连续分配
• 每个文件分配一组相邻接的盘块，也称物理 顺序文件。 • 主要问题：随着使用，磁盘碎片增多，性能 下降，需要磁盘整理。 • 优点：顺序访问速度快，定位容易，只需记 录第一个簇的位臵。可以通过紧缩 (compact)将外存空闲空间合并成连续的区 域。 • 缺点：需要连续的空间，当文件长度变化难 于处理，即必须事先知道文件的长度。
• (2) 假设索引表采用如下结构：第0～7字节 采用<起始块号，块数>格式表示文件创建 时预分配的连续存储空间，其中起始块号占 4B，块数占2B；剩余504B采用直接索引结 构，一个索引项占6B，则可支持的单个文件 最大长度是多少？为了使单个文件的长度达 到最大，请指出起始块号和块数分别占用字 节数的合理值并说明理由。 • 块数占2B，单个文件的最大长度 • 216×1KB ＋ 504/6 ×1KB＝65620KB • <4,4> <1,7> <2,6> <3,5> • 只要块数在4B以上就可以表示连续232个块， 使文件达到最大4TB。
• 关闭：将内存中对应的文件表目复制到外存 目录表中，从内存打开文件表中删除对应的 目录项。 • 3. 其它文件操作 • 以系统调用的形式提供给用户，有： • 1）关于文件属性的操作：改变文件名、改 变文件所有者、改变文件的访问权限等。 • 2）有关目录操作的：创建目录、删除目录 等。 • 3）实现文件共享的操作
索引分配
• 例：某文件系统的最大容量为4TB，以磁盘 块为基本分配单位，盘块大小为1KB。FCB 包含一个512B的索引表区。 • （1）假设索引表区采用直接索引，索引表 区存放文件占有的磁盘块号。索引表项中块 号最少占用多少字节？可支持的单个文件的 最大长度是多少字节？ • 磁盘最多盘块数：4TB / 1KB =2 32 • 所以需要4字节存放盘块号。 • 文件最大长度 512/4 ×1KB ＝ 128KB

第六章文件管理一、选择题1.文件系统最基本的目标是（A），它主要是通过（B）功能实现的，文件系统所追求的最重要的目标是（C）。

A，C：（1）按名存取；（2）文件共享；（3）文件保护；（4）提高对文件的存取速度；（5）提高I/O 速度；（6）提高存储空间利用率。

B：（1）存储空间管理；（2）目录管理；（3）文件读写管理；（4）文件安全性管理2.在文件系统中可命名的最小数据单位是（A），用户以（B）为单位对文件进行存取、检索等，对文件存储空间的分配则以（C）为单位。

A,B,C：（1）字符串；（2）数据项；（3）记录；（4）文件；（5）文件系统。

3.按逻辑结构可把文件分为（A）和（B）两类，UNIX系统中的文件系统采用（B）。

A,B：（1）读、写文件；（2）只读文件；（3）索引文件；（4）链式文件；（5）记录式文件；（6）流式文件。

4.假定盘块的大小为1KB，对于1.2MB的软盘，FAT需占用（A）的存储空间；对于100MB的硬盘，FAT需占用（B）的存储空间。

A：（1）1KB；（2）1.5KB；（3）1.8KB；（4）2.4KB；（5）3KB。

B：（1）100KB；（2）150KB；（3）200KB；（4）250KB；（5）300KB。

5.从下面的描述中选出一条错误的描述。

（1）一个文件在同一系统中、不同的存储介质上的拷贝，应采用用一种物理结构。

（2）文件的物理结构不仅与外存的分配方式相关，还与存储介质的特性相关，通常在磁带上只适合使用顺序结构。

（3）采用顺序结构的文件既适合进行顺序访问，也适合进行随机访问。

（4）虽然磁盘是随机访问的设备，但其中的文件也可使用顺序结构。

6.从下面关于顺序文件和链接文件的叙述中，选出一条正确的叙述。

（1）顺序文件适合于建立在顺序存储设备上，而不适合于建立在磁盘上。

（2）显式链接文件将分配给文件的下一个物理盘块的地址登记在该文件的前一个物理盘块中。

（3）顺序文件必须采用连续分配方式，而链接文件和索引文件则可采用离散的分配方式。

具有相似的结构，它由用户所有文件的文件控制块组成。此外，
在系统中再建立一个主文件目录MFD(Master File Directory)； 在主文件目录中，每个用户目录文件都占有一个目录项，其目录 项中包括用户名和指向该用户目录文件的指针。如图2所示：
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图2
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●缺点：查找速度慢；文件不能重名。不便于实现文件共享。
文件名 文件名 1 文件名 2 … 物理地址 文件说明 状态位
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表1 单级目录
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【七】二级目录
●为了克服单级目录所存在的缺点，可以为每一个用户建立一个单 独的用户文件目录UFD(User File Directory)。这些文件目录
二级目录结构示意图
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●两级目录结构基本上克服了单级目录的缺点，并具有以下优点：
1) 提高了检索目录的速度。如果在主目录中有n个子目录，采用两 级目录可使检索效率提高n/2倍。
2) 在不同的用户目录中，可以使用相同的文件名。
3) 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。 但当多个用户之间要相互合作去完成一个大任务，且一用户又需 去访问其他用户的文件时，这种隔离便成为一个缺点，因为这种 隔离会使诸用户之间不便于共享文件。
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●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。在内存索引结点中又增加了以下内容： 1. 索引结点编号，用于标识内存索引结点。 2. 状态，指示i结点是否上锁或被修改。 3. 访问计数，每当有一进程要访问此i结点时，将该访问计数加1， 访问完再减1。 4. 文件所属文件系统的逻辑设备号。 5. 链接指针。设置有分别指向空闲链表和散列队列的指针。