下载文档原格式
操作系统-⽂件管理⽂件管理由于系统的内存有限并且不能长期保存，故平时总是把它们以⽂件的形式存放在外存中，需要时再将它们调⼊内存。
如何⾼效的对⽂件进⾏管理是操作系统实现的⽬标。
⽂件是对磁盘的抽象，所谓⽂件是指⼀组带标识（标识即为⽂件名）的、在逻辑上有完整意义的信息项序列。
信息项：构成⽂件内容的基本单位（单个字节，或多个字节），各信息项之间具有顺序关系⽂件内容的意义：由⽂件建⽴者和使⽤者解释⽂件系统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。
⽂件系统管理的对象有：⽂件（作为⽂件管理的直接对象），⽬录（为了⽅便⽤户对⽂件的存取和检索，在⽂件系统中配置⽬录，每个⽬录项中，必须含有⽂件名及该⽂件所在的物理地址，对⽬录的组织和管理是⽅便和提⾼对⽂件存取速度的关键），磁盘（磁盘）存储空间（⽂件和⽬录必定占⽤存储空间，对这部分空间的有效管理，不仅能提⾼外存的利⽤率，⽽且能提⾼对⽂件的存取速度）。
统⼀管理磁盘空间，实施磁盘空间的分配和回收实现⽂件的按名存取（名字空间----映射--->磁盘空间）实现⽂件信息的共享，并提供⽂件的保护、保密⼿段向⽤户提供⼀个⽅便使⽤、易于维护的接⼝，并向⽤户提供有关统计信息提供⽂件系统的性能提供与I/O系统的统⼀接⼝⽂件分类按⽂件性质和⽤途分类（UNIX）普通⽂件、⽬录⽂件、特殊⽂件（设备⽂件）、管道⽂件、套接字普通⽂件：包含了⽤户的信息，⼀般为ASCII或⼆进制⽂件⽬录⽂件：管理⽂件系统的系统⽂件特殊⽂件：字符设备⽂件：和输⼊输出有关，⽤于模仿串⾏I/O设备，例如终端，打印机，⽹卡等块设备⽂件：磁盘⽂件逻辑结构从⽤户⾓度看⽂件，由⽤户的访问⽅式确定，是⽤户可以直接处理的数据及其结构，独⽴于⽂件的物理特性，⼜称为⽂件组织。
图4-2a中的⽂件是⼀种⽆结构的字节序列，操作系统事实上不知道也不关⼼⽂件内容是什么，操作系统所见到的就是字节，其任何含义只在⽤户程序中解释。
操作系统文件管理操作系统文件管理⒈简介操作系统的文件管理是指操作系统对计算机中文件的组织、存储和访问控制的管理。
它涉及到文件的创建、删除、读写以及文件的目录结构等方面。
⒉文件的基本概念⑴文件文件是一种存储在辅助存储器上的数据集合，可以是文本文件、图像文件、音频文件等。
它提供了数据的持久保存，能够被多个程序共享。
⑵文件的属性文件除了具有名称外，还具有其他属性，如大小、创建日期、文件类型等。
这些属性可以用于文件的标识和管理。
⒊文件系统⑴文件系统的作用文件系统是操作系统中用于管理文件的一种机制，它提供了文件的组织、存储和访问的接口。
文件系统使得用户可以方便地使用文件，并且保证文件的安全性和可靠性。
⑵文件系统的组成文件系统由文件管理器、文件控制表、磁盘空间管理器和目录管理器等组成。
文件管理器负责文件的读写和操作。
文件控制表记录文件的属性和位置信息。
磁盘空间管理器负责分配和回收存储空间。
目录管理器负责管理文件的目录结构。
⒋文件的操作⑴创建文件创建文件是指在文件系统中新建一个文件并分配相应的存储空间。
创建文件时需要指定文件的名称和属性，并且需要检查文件名是否合法，防止重名等问题。
⑵删除文件删除文件是指将文件从文件系统中删除，并且释放其占用的存储空间。
删除文件时需要检查文件是否存在和是否有权限删除，以防止误操作。
⑶读写文件读文件是指从文件中获取数据并将其传送到内存中供程序使用。
写文件是指将数据从内存中写入文件中。
读写文件时需要检查文件指针的位置、权限和文件长度等信息。
⒌文件目录结构⑴单级目录结构单级目录结构是指文件系统中只有一个目录，所有文件都存放在这个目录下。
这种结构简单但不利于文件的组织和查找。
⑵层次目录结构层次目录结构是指文件系统中存在多层目录，每个目录下可以包含子目录和文件。
这种结构便于文件的组织和查找，但需要更多的存储空间。
⑶树状目录结构树状目录结构是指文件系统中的目录形成一棵树状结构，根目录位于树的顶端，子目录和文件位于树的分支和叶子节点。
Windows操作系统的文件管理Windows 操作系统的文件管理文件管理是操作系统中最为基础和重要的部分之一。
Windows 操作系统作为世界上使用最广泛的操作系统之一，也具备了强大的文件管理功能。
在本文中，我们将深入探讨 Windows 操作系统的文件管理，从文件系统的基本概念，到文件的操作、备份和恢复等各方面。
一、文件系统概述Windows 操作系统采用的是 NTFS（New Technology File System）文件系统，这是一种具有高度集成和扩展性的文件系统。
作为当前使用最广泛的文件系统之一，NTFS 具有如下特点：1. 可进行文件和目录的加密和压缩。
2. 可以为文件和目录设置权限，保障文件和目录的安全性。
3. 支持差异式备份和快照备份。
4. 可以快速定位文件和目录。
5. 支持大容量和大文件。
6. 具有较高的稳定性和可靠性。
这些特点为 Windows 操作系统提供了较强的文件管理能力，也为后续的文件操作、备份和恢复等提供了重要的基础。
二、文件的基本操作在 Windows 中，我们可以使用资源管理器（Windows Explorer）对文件进行基本的操作。
1. 创建文件和目录：可以在文件夹或桌面上使用右键菜单，选择“新建”来创建新的文件夹、文本文档、压缩文件或快捷方式等。
也可以使用快捷键 Ctrl+Shift+N 来创建新文件夹。
2. 复制和移动文件：选择一个或多个文件，使用鼠标拖拽或复制、粘贴命令来复制和移动文件。
也可以使用剪切和粘贴来实现。
3. 删除文件和目录：选择文件或目录，使用 Delete 键或右键菜单中的“删除”命令来删除文件和目录。
删除后可以在回收站中找回，也可以永久删除。
4. 重命名文件：右键菜单中的“重命名”命令可以对文件或目录进行重命名。
5. 打开文件：双击文件或右键菜单中的“打开”命令来打开一个文件。
系统会自动选择合适的应用程序来运行该文件。
6. 导出文件列表：可以使用资源管理器右上角的“导出文件列表”命令来导出文件夹中所有文件的列表。
第一章操作系统引论1.设计现代OS的主要目标是什么？答：方便性，开放性，有效性，可扩充性2.OS的作用可表现在哪几个方面？答：OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；OS作为计算机系统资的管理者；OS实现了对计算机资源的抽象。
3.为什么说操作系统实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层1/0设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。
0s通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
4·说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：主要动力是提高资源利用率和系统吞吐里，为了满足用户对人一机交互的需求和共享主机。
5.何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机1/0是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或一片上的数据或程序输入到殖带上。
该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。
而耽机1/0方式是指程序和数据的輸入输出都是在主机的直接控制下进行的。
6.试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在：CPU的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。
7.实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及寸接收并及时处理该命令，在用户能接受的时采内将结果返回给用户。
解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设路多路卡，健主机能同时接收用户从各个终端上轮入的数据；为每个终端配路缓冲区，暂存用户捷入的命令或教据。
针对反时处理问题，应便所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。
计算机操作系统中的文件和管理Introduction文件是计算机系统中存储数据的基本单位，计算机操作系统负责文件的创建、管理和使用。
文件管理是操作系统中的关键部分，它包括文件组织、存储和访问。
本文将探讨计算机操作系统中的文件和管理的相关内容。
一、文件的基本概念和组织1. 文件的定义文件是计算机中用于存储和管理信息的有序集合。
每个文件由一串数据组成，可以是文本、图像、音频或其他格式。
2. 文件的属性文件具有一些基本属性，如文件名、大小、创建时间、修改时间等。
这些属性可以帮助用户更方便地管理和查找文件。
3. 文件的组织方式计算机操作系统通常采用层次化的文件组织方式。
文件系统中的文件按照树形结构组织，其中最顶层的目录称为根目录，每个目录下可以包含其他目录和文件。
二、文件的存储和管理1. 文件存储的方式文件可以以连续、链式或索引方式进行存储。
连续存储方式将文件数据存放在一起，适合小文件；链式存储方式使用指针将文件块连接在一起，适合大文件；索引存储方式通过索引表进行文件数据的映射和定位。
2. 文件的命名和访问操作系统提供了不同的文件命名方式，如扩展名、目录路径等。
文件访问可以通过文件的绝对路径或相对路径进行定位和操作。
3. 文件的权限和保护文件管理系统需要对文件进行权限分配和访问控制，以保护文件的安全性和完整性。
用户可以通过权限设置来限制其他用户对文件的操作。
三、文件的操作和常见问题1. 文件的创建和删除用户可以通过操作系统提供的命令或图形界面创建和删除文件。
创建文件时需要指定文件名和存放位置，删除文件时需要确认操作，以避免误操作导致文件丢失。
2. 文件的复制和移动操作系统提供了文件复制和移动功能，用户可以将文件从一个目录复制到另一个目录，或者在同一个目录下对文件进行重命名。
3. 文件的读取和写入用户可以使用文件读取操作从文件中读取数据，使用文件写入操作将数据写入文件。
读取和写入操作需要考虑文件是否存在、权限是否允许等情况。
第七章文件管理一、单项选择题1．操作系统中对数据进行管理的部分叫做_______.A.数据库系统B.文件系统C.检索系统D.数据存储系统2．文件系统中用_______管理文件。
A.作业控制块B.外页表C. 目录D.软、硬件结合的方法3．为解决不同用户文件的命名冲突问题通常在文件系统中采用______.A.约定的方法B.多级目录C.路径D.索引4．磁盘上的文件以_______为单位读写。
A.块B.记录C柱面 D..磁道5．磁带上的文件一般只能__________.A. 顺序存取B.随机存取C. 以字节为单位存取D.直接存取6．在下列文件的物理结构中，________不利于文件长度动态增长。
A.顺序结构B.链接结构C.索引结构D.Hash结构7．文件系统采用二级目录结构，这样可以________.A.缩短访问文件存储器时间B.实现文件共享C.节省主存空间D.解决不同用户之间的文件名冲突问题。
8. _________是由字符序列组成的，不再划分结构。
A. 连续文件B. 流式文件C. 有序文件D. 记录文件9. 通常说的文件系统，指的是操作系统中的__________。
A.全部文件B. 全部目录C. 管理软件D. 上述三种10. 目录文件所存放的信息是_______。
A.某一文件存放的数据信息B.某一文件的文件目录C.该目录中所有数据文件目录D.该目录中所有子目录文件和数据文件的目录11. 在文件系统中，要求物理块必须连续的文件是_______。
A.索引文件B. 顺序文件C. 链接文件D. 散列文件12. 如果文件系统中存在两个文件重名，不应当采用________结构。
A.一级目录B. 二级目录C. 三级目录D. 多级目录13 在创建一个文件时，文件系统将为它建立一个_________。
A.逻辑空间B. 逻辑结构C. 文件目录D. 目录文件14. 在文件系统中，________负责将文件名转换为物理地址。
第七章文件管理第一节文件和文件系统一、文件系统的引入1、用户在使用计算机的过程中遇到的有关软件资源的两个基本问题：●产生了新的资源时：怎样长期存放；●使用系统中现有资源时：怎样检索，如何使用；解决的方法：把信息以一种单元--文件--的形式存储在磁盘或其他外部存储介质上。
文件由操作系统来统一管理，包括：文件的结构，命名，存取，使用，保护，以及实现方法。
2、现代OS中引入文件系统的目的●管理系统和用户的软件资源，让用户实现对信息的“按名存取”；●提供信息的存储、检索、更新、共享和文件保护等一系列文件操作，使用户能方便有效地使用和操作文件；●文件系统给用户带来的好处是：使用方便、数据安全、接口统一3、文件系统的功能●统一管理文件的存储空间(外存空间)，实施存储空间的分配与回收●实现文件的按名存取：名字空间映射存储空间●实现文件信息的共享，并提供文件的保护和保密措施●向用户提供一个方便使用的接口●系统维护及向用户提供有关信息●提供与I/O的统一接口文件系统在操作系统接口中占的比例最大，用户使用操作系统的感觉在很大程度上取决于对文件系统的使用效果。
二、文件系统中的相关概念1、数据项：构成文件内容的基本单位●基本数据项。
这是用于描述一个对象的某种属性的字符集，是数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位，即原子数据，又称为数据元素或字段。
它的命名往往与其属性一致。
●组合数据项。
它是由若干个基本数据项组成的，简称组项。
2、记录：是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的一组属性。
3、关键字：是能唯一标识一个记录的数据项。
记录的关键字可以不止一个；关键字可以是一个基本数据项，也可以是一个组合数据项。
4、文件：是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关信息的集合，可分为有结构文件和无结构文件两种。
在有结构的文件中，文件由若干个相关记录组成(是记录的序列)；而无结构文件则被看成是一个字符(字节)流。
文件是文件系统中一个最大的数据单位，它描述了一个对象集。
图7-1文件、记录和数据项之间的层次关系5、文件的属性：文件具有描述自己各方面特质的----属性，文件的属性主要包括：P7●文件类型。
(可以从不同的角度对文件进行分类)●文件长度。
●文件在外存上的物理位置。
●文件的建立(修改)时间。
6、文件分类(1) 文件分类的目的文件的分类是为了更好地管理和使用，要科学地分门别类，对不同的文件进行不同的管理。
这样，不仅提高了文件的存取速度，对文件的共享和保护也有利。
(2) 文件的分类方法----P10-14●按性质和用途分类●按文件中数据的形式分类●按存取控制属性分类●按组织形式和处理方式分类◆用户在OS界面之上看到的文件分类--P9，还有在图形界面上看到的不同形状的文件图标。
✧按逻辑结构分类✧按物理结构分类7、文件系统●是操作系统中统一管理信息资源(软件)的子系统，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。
●文件系统包含文件管理程序和被管理的全部文件●是用户与外存的接口。
系统软件为用户提供统一方法，访问存储在物理介质上的信息三、文件系统的层次模型OS的文件系统可以分为三个层次：P16-19●最底层：被管理的对象及其属性；●中间层：对对象进行管理和操作的软件的集合；●最顶层：文件系统的用户接口四、文件操作1、最基本的文件操作(命令)：P20-22●创建文件●删除文件●读文件●写文件●截断文件●设置文件的读/写位置2、为了方便用户使用文件，通常，OS都提供了数条有关文件操作的系统调用，可将这些调用分成若干类：●有关对文件属性进行操作的●有关目录的●用于对文件进行操作的●用于实现文件共享和保护的3、关于文件的打开和关闭：P24第二节文件的逻辑结构和内部数据访问方式一、文件组织的两种观点1、用户观点（逻辑结构）：研究的是用户思维中的抽象文件，其目的是为用户提供一种结构清晰、使用简便的信息的数据结构。
用户按此结构去存储、检索和加工处理文件内信息。
它独立于文件的物理特性，又称文件组织。
2、实现观点（物理结构）：研究的是存储在物理设备介质上的实际文件，即文件在外存上的实际存放形式。
它不仅与存储介质的性能有关，还与采用的外存分配方式有关。
系统按此和外部设备打交道，进行信息的存取。
二、文件逻辑结构的类型1、有结构的(记录式)文件：P27-28记录可以是定长的、可以是变长的。
记录式文件可以组织成：●顺序文件。
●索引文件。
●索引顺序文件。
●直接文件数据文件通常用这种类型来组织。
2、无结构的(流式)文件●流式文件是有一定意义的字符(字节)流。
●信息单元的长度以字节为单位。
对流式文件的访问，采用读写指针来指出下一个要访问的字符。
可以把流式文件看作是记录式文件的一个特例。
●大量的源程序、 可执行文件、 库函数等，所采用的就是无结构的文件形式，即流式文件。
●在UNIX 系统中，所有的文件都被看作是流式文件；即使是有结构文件，也被视为流式文件；文件系统本身不对文件进行内部结构处理。
三、顺序文件1、记录被顺序排列在文件中。
这种顺序可以是记录生成时的先后顺序(串结构，连续结构)，也可以是按照某个关键字值的大小，递增或递减排列的顺序(顺序结构)。
顺序文件的记录可以是定长的，也可以是变长的。
L L L LLL 2L 3L 4LL (i ＋1)L(a) 定长记录文件(b ) 变长记录文件00L 0L 0＋1L 1L 0＋L 1＋2L i∑(L k ＋1)i －1k ＝0∑(L k ＋1)ik ＝0图 7-3 定长和变长记录文件2、对顺序文件(Sequential File)的读/写操作 顺序读写(顺序访问)●定长记录：读指针rptr----指向下一次读出的记录地址；写指针wptr----指向下一次写入的记录地址。
读完指针做相应修改：rptr+L=>rptr写完指针做相应修改：wptr+L=>wptr●变长记录：每个记录长度存于记录前的单元中。
访问完，rptr+Li=>rptr；wptr+Li=>wptr3、顺序文件的优缺点●顺序文件的最佳应用是对连续的记录进行批量存取时，即每次要读或写一大批记录时，对顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高的；●此外，也只有顺序文件才能存储在磁带上，并能有效地工作。
◆在交互应用的场合，如果用户要求查找或修改单个记录，系统要逐个地查找诸记录。
这时，顺序文件所表现出来的性能就可能很差，尤其是当文件较大时，情况更为严重。
◆插入或删除一个记录较困难。
四、索引文件1、对于定长记录的顺序文件，如果要查找第i个记录，可直接根据下式计算来获得第i个记录相对于第一个记录首址的地址：A i=i×L算出地址后可以对该记录进行直接访问；另外，如果记录按关键字值大小顺序存放，还可以对记录进行按键访问。
2、对于可变长度记录的顺序文件，要查找其第i 个记录时，须首先顺序访问前面的每个记录，从中获得相应记录的长度L i ，然后才能按下式计算出第i 个记录的首址。
假定在每个记录前用一个字节指明该记录的长度，则 ∑-=+=1i i i i i L A ，这样，变长记录式文件只能顺序访问。
3、索引文件为了对所有的记录式文件都能进行直接访问，给记录式文件建立一张索引表，文件中每个记录，在索引表中有一个表项，存放记录的关键字和地址。
索引表本身是一个定长记录的顺序文件，记录按关键字值的大小顺序存放。
通过查找索引表，找到一个记录的起始地址，来完成对记录的直接访问和按键访问。
索引表逻辑文件图 7-4 索引文件的组织五、索引顺序文件为了缩短索引表的长度，将文件中连续的若干个记录(有相同的关键字值或特征)作为一个记录组。
在为文件建立索引表时，文件中每个记录组，在索引表中有一个表项，存放记录组的关键字和首地址。
索引表本身是一个定长记录的顺序文件。
通过查找索引表，直接找到每组第一个记录的起始地址，组内顺序查找，来完成对记录的访问。
逻辑文件图7-5 索引顺序文件六、直接文件和哈希文件直接文件，可根据给定记录的键值，直接获得该记录的地址。
换言之，记录键值本身就决定了记录的地址。
这种由记录键值到记录地址的换算被称为键值转换(Key to address transformation)。
组织直接文件的关键，在于用什么方法(转换函数)进行从记录键值到地址的转换。
哈希(Hash)文件----一种直接文件：目录表图7-6 Hash文件的逻辑结构七、小结1、文件的逻辑结构(1) 记录式文件●定长的●变长的(2) 流式文件，可以看成定长记录式文件的特例2、记录的组织方式(1) 顺序文件，文件是记录的序列，记录的排列可以是串结构的，也可以是顺序结构的。
顺序文件是文件的基本逻辑结构，所有的文件，都是顺序文件。
●对于定长的记录式文件，可以进行顺序访问，也可以进行直接访问；对于定长的顺序结构的记录式文件还可以进行按键访问。
●对于变长的记录式文件只能进行顺序访问。
(2) 索引文件，为了对所有的文件都能实现直接访问或按键访问、提高文件的访问速度，就为文件建立索引表，登记每个记录的键值或逻辑序号+地址。
文件的索引表是一个定长的记录式文件。
对索引文件中记录的访问，首先根据键值或逻辑序号、用按键访问方式检索索引表，找到记录的地址，再按照地址直接访问记录。
(3) 索引顺序文件，为了缩短索引表的长度，将顺序文件中的记录按一定的规则分组。
建立索引表，登记每组第一个记录的键值或逻辑序号+地址。
对索引顺序文件中记录的访问，首先用按键访问方式检索索引表，找到记录所在组的首地址，然后从该地址开始，对文件进行顺序检索，找到要访问的记录。
(4) 直接文件，每个记录，通过键值换算出地址，进行存放和访问。
现代OS一般已不在文件系统这一级过多关注文件的逻辑结构，所有的文件都是流式文件，文件的访问就是“对文件中的第几个字节进行访问”。
文件内部的逻辑结构，到打开、加工文件的软件工具中去进一步解释，文件内部的数据访问由软件工具支持。
第三节文件目录一、概述文件存储器上存放着大量的文件。
为了能对这些文件实施有效的管理----实现“按名存取”；方便、准确、快速的文件检索；实现文件共享与保护；允许文件重名----需要引入一种数据结构，将文件组织起来。
这个数据结构就是目录。
目录设计的目标就是实现上述管理功能。
二、文件控制块1、什么是文件控制块文件控制块(FCB)是操作系统为管理文件而设置的数据结构，存放了为管理一个文件所需的所有相关信息，也称文件说明。
文件控制块是文件存在的标志。
(对比进程控制块PCB)2、文件控制块的内容(1) 基本信息类①文件名；②文件物理位置；③文件逻辑结构；④文件的物理结构。
(2) 存取控制信息类(存取权限信息)(3) 使用信息类P91-92将多个文件控制块组织成序列就构成目录。
