1、Operating SystemOperating SystemPage 12022-5-24Operating SystemOperating Systemq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 22022-5-24Operating SystemOperating Systemq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
2、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 32022-5-24Operating SystemOperating Systemq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 42022-5-24Operating SystemOperating Systemq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
3、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 52022-5-24Operating SystemOperating Systemq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
4、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 62022-5-24Operating SystemOperating SystemMS-DOS的文件控制块的文件控制块 文文件件名名扩扩展展名名属属性性备备用用时时间间日日期期第第一一块块号号盘盘块块数数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
5、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，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 72022-5-24Operating SystemOperating Systemq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
6、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 82022-5-24Operating SystemOperating SystemUNIX的文件目录的文件目录 文件名文件名索引结点编号索引结点编号文件名文件名1文件名文件名214B2BPage 92022-5-24Operating Syst
7、emOperating Systemq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 102022-5-24Operating SystemOperating Systemq磁盘索引结点：存放在磁盘磁盘索引结点：存放
8、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 112022-5-24Operating 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：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。：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。：指个类用户
9、对文件的存取权限。指个类用户对文件的存取权限。：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。：指以字节为单位的文件长度。指以字节为单位的文件长度。：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。：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 122022-5-24Operating SystemOperating Systemq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
10、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 132022-5-24Operating 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
11、点中，增加了以下内容：索引结点中，增加了以下内容：(1) 。 用于标识内存索引结点。用于标识内存索引结点。(2) 。 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) 。 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) 。(5) 。 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 142022-5-24Operating SystemOperating Systemq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 1
12、52022-5-24Operating SystemOperating Systemq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文件名文件名物理地址物理地址文件说明文件说明状态位状态位文件名文件名1文件名文件名2单级目录单级目录 Page 162022-5-24Operating SystemOperating SystemPage 172022-5-24Operating SystemOperating Systemq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
13、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 182022-5-24Operating SystemOperating Systemq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
14、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 192022-5-24Operating SystemOperating System用户名用户名WangZhangGao指向子目录指针指向子目录指针Wang用户目录用户目录AlphaTestAlphaTestReportTestZhang用户目录用户目录ReportTestGao用户目录用户目录BetaDeviceMisxBetaDeviceMisxPage 202022-5-24Operating SystemOperating Systemq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
15、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 212022-5-24Operating SystemOperating Systemq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，其他目录作为树的结点录作为树的结点v为提高文件系统的灵活性，允许一个目录文件中为
16、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的目录项既作为目录文件的FCB，又是数据文件，又是数据文件的的FCBq根据这个递归定义就形成了一个倒立的树的结构。对根据这个递归定义就形成了一个倒立的树的结构。对于一棵树，它有一个树根（只有一个，根目录），在于一棵树，它有一个树根（只有一个，根目录），在树根上可以长树叶（一般文件），也可以长树枝（子树根上可以长树叶（一般文件），也可以长树枝（子目录文件）；对于每个树技又可以长树枝，也可以长目录文件）；对于每个树技又可以长树枝，也可以长树叶树叶Page 222022-5-24Operating SystemOperating Sys
17、temABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a89Page 232022-5-24Operating SystemOperating SystemPage 242022-5-24Operating SystemOperating Systemq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，
18、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径名路径名(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 252022-5-24Operating SystemOperating SystemPage 262022-5-24Operat
19、ing SystemOperating System (2) 路径名。路径名。 在树形目录结构中，从根目录到任何数据文件，都只在树形目录结构中，从根目录到任何数据文件，都只有一条惟一的通路。在该路径上从树的根有一条惟一的通路。在该路径上从树的根(即主目录即主目录)开始，开始，把全部目录文件名与数据文件名，依次地用把全部目录文件名与数据文件名，依次地用“/”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(path name)。系统中的每一个。系统中的每一个文件都有惟一的路径名。文件都有惟一的路径名。 例如，在图例如，在图 6-18 中用户中用户B为访问文件为访问文件J，应使用其路，应使
20、用其路径名径名/B/F/J来访问。来访问。 ABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a89Page 272022-5-24Operating SystemOperating Systemq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
21、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 282022-5-24Operating SystemOperating System (3) 当前目录当前目录(Current Directory)。 当一个文件系统含有许多级时，每访问一个文件，都要当一个文件系统含有许多级时，每访问一个文件，都要使用从树根开始直到树叶使用从树根开始直到树叶(数据文件数据文件)为止的、包括各中间结为止的、包括各中间结点点(目录目录)名的全路径名。同时由于一个进程运行时所访问的名的全路径名。同时由于一个进程运行时所访问的文
22、件，大多仅局限于某个范围，因而非常不便。文件，大多仅局限于某个范围，因而非常不便。基于这一点，基于这一点，可为每个进程设置一个可为每个进程设置一个“”，又称为，又称为“”。进程对各文件的访问都相对于进程对各文件的访问都相对于“当前目录当前目录”而进行。而进行。此时各此时各文件所使用的路径名，只需从当前目录开始，逐级经过中间文件所使用的路径名，只需从当前目录开始，逐级经过中间的目录文件，最后到达要访问的数据文件。把这一路径上的的目录文件，最后到达要访问的数据文件。把这一路径上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。 如用户如用户B的当前目录
23、是的当前目录是F，则此时文件，则此时文件J的相对路径名仅的相对路径名仅是是J本身。本身。这样，把从当前目录开始直到数据文件为止所构成这样，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(relative path name)；而把从树；而把从树根开始的路径名称为根开始的路径名称为(absolute path name)。 ABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a89Page 292022-5-24Operating SystemOperating Systemq增加和删除目录增加和删除目录v不删除非空目录
24、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 302022-5-24Operating SystemOperating Systemq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
25、结构q目录查询技术目录查询技术Page 312022-5-24Operating SystemOperating Systemq线性检索法线性检索法查找查找/usr/ast/mbox的步骤的步骤 Page 322022-5-24Operating SystemOperating Systemq Hash法法v系统利用用户提供的文件名并将它变换为文件目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录的索引值，再利用该索引值到目录中去查找q Hash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
26、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项，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，此时须将其件名并不匹配，此时须将其Hash值再加上一个常值再加上一个常数形成新的索引值数形成新的索引值， 再返回到第一步重新开始查再返回到第一步重新开始查找找Page 332022-5-24Operating SystemOperating Systemq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 342022-5-24Operating SystemOperating SystemPage 352022-5-24
