计算机操作系统课件复习资料_第6章

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课程主要内容

操作系统引论(1章) 进程管理(2-3章) 存储管理(4章) 设备管理(5章) 文件管理(6章)文件系统的设计目标： 方便用户对文件实现按名读取；对存放文件的存储空 间实现合理组织和分配，使系统能高效地存储、检索、读 取文件；实现文件的共享与保护。

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第6章 文件系统1.

2.3.

4.5.

6.

文件和文件系统 文件逻辑结构 外存分配方式 (本章重点) 目录管理 文件存储空间的管理 文件共享

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6.1 文件和文件系统一、数据项、记录和文件

数据项 基本数据项(最小的逻辑数据单位)。如学 号、姓名 组合数据项。如成绩、工资 记录 一组相关数据项的集合。如学生记录(学号 是键)

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6.1 文件和文件系统一、数据项、记录和文件 文件：由文件名标识的一组信息的集合，通常 存放在外存上。文件属性：类型、长度、物理 位置、建立时间及存取权限等。 文件分为：有结构(记录式)文件(包含若干记录) 和无结构(流式)文件(字符流)。

文件是一种抽象机制，它隐蔽了硬件和实现细节，提供了把信 息保存在存储设备上且便于以后读取的手段，使得用户不必了 解信息存储的方法、位置以及存储设备实际运作方式便可存取 信息。

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6.1 文件和文件系统一、数据项、记录和文件文件

记录1

记录2

…

记录n

数据项 1

数据项 2

…

数据项 n

图 6-1 文件、 记录和数据项之间的层次关系

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6.1 文件和文件系统二、文件类型 ---文件名.扩展名

按用途

系统文件 用户文件 库文件 源文件 目标文件 可执行文件 只读文件 读写文件 可执行文件 不保护文件

按文件的逻辑结构 有结构文件(记录式文件) 无结构文件(流式文件)

按数据形式

按文件的物理结构 顺序文件 链接文件 索引文件

按存取控制属性(保护级别)

按信息流向 输入文件 输出文件 输入输出文件

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6.1 文件和文件系统三、文件系统模型

命令接口 程序接口 文件管理 系统的 核心部分

文件 目录 磁盘空间

图 6-2 文件系统模型

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6.1 文件和文件系统四、文件操作

最基本的文件操作：创建 、删除 、读 、写 、截 断、读/写指针定位 打开：系统将文件的属性(包括其外存地址)从外 存复制到内存打开文件表的一个表目中，返回该 表目的编号(索引)给用户。以后利用索引直接到 打开文件表中查找此文件来进行文件操作。 关闭：当用户不再需要对该文件的操作时，系统 将文件的属性从内存打开文件表中删除。 其它操作：修改文件属性、文件目录操作

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6.2 文件的逻

辑结构文件的逻辑结构(文件组织) 用户所观察到的文件的数据组织形式，是用 户可以直接处理的数据及其结构，它独立于 物理特性。 文件的物理结构(文件的存储结构) 文件在外存上的存储组织形式，与存储介质 的存储性能有关。 注：文件的逻辑结构和物理结构都将影响文件 的检索速度。

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6.2 文件的逻辑结构一、文件逻辑结构的类型 有结构(记录式)文件(由记录组成) 可分为定长记录类型和变长记录类型 基本类型：顺序文件、索引文件、索引 顺序文件、直接/哈希文件 无结构(流式)文件(由字符流构成) 源程序、可执行文件、库函数等 以字节为基本访问单位、需要读写指针 注：Unix将所有文件视为流式文件

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6.2 文件的逻辑结构二、顺序文件

顺序文件中的记录是任意顺序的，可按照各种不同的逻辑顺序排列。一般归纳为以下两

种方式： 串结构：记录顺序与关键字无关，按存

入时间的先后排列。 顺序结构：记录按关键字排列。

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6.2 文件的逻辑结构二、顺序文件 对顺序文件的读、写操作R0 R1 R2 R3…

L L L L

0 L 2L 3L 4L Wptr L (i+1)L

L0 R0 L1 R1…

0 L0 L1 L0 +1 L0 +L1 +2i- 1

Rptr

Ri…

L

Li Ri…

k =0

∑(Lk +1 ) ∑(Lk +1 )i

Li

k =0

(a ) 定长记录文件

(b ) 变长记录文件

图 6-3 定长和变长记录文件

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6.2 文件的逻辑结构二、顺序文件 优点 批量存取速度快，适用于磁带存储 定长记录直接存取方便 缺点 少量数据查找、存取效率低 对变长记录，直接存取效率低 不利于文件的动态增长

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6.2 文件的逻辑结构三、索引文件 为变长记录文件建立一张索引表。

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6.2 文件的逻辑结构三、索引文件 优点 便于直接存取，检索速度较快。 易于进行文件的增删。 缺点 索引表的使用增加了存储费用。 索引表的查找策略对文件系统的效率影响很 大。

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6.2 文件的逻辑结构四、索引顺序文件 为顺序文件(将记录按某准则分组)建立一张 索引表，每个索引项对应于每组中的第一个 记录。键 An Qi Bao Rong Chen Lin 逻辑地址 姓 名 An Qi An Kang 其它属性

Bao Rong

…

逻辑文件

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6.2 文件的逻辑结构四、索引顺序文件 优点 便于直接存取，检索速度较快。 易于进行文件的增删。 缺点 索引表的查找策略对文件系统的效率影响很 大。

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6.2 文件的逻辑结构五、直接文件和哈希文件 直接文件：根据给定的记录键值，直接获得指 定记录的物理地址。 哈希文件：利用哈希函数实现地址转换。

图6-6 Hash文件的逻辑结构

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6.3 外存分配方式(文件的物理结构)

文件存储单位：簇(clu

ster,虚拟扇区)

文件的存储空间通常由多个分立的簇组成，而每个簇包含2n个连续的扇区。

常用的外存分配方法：①

连续/顺序分配(顺序式文件)

②③

链接分配(链接式文件)索引分配(索引式文件)