操作系统 第七、八章 目录管理 + 文件共享和保护

目录管理：

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1、文件控制块—FCB

为文件设置用于描述和控制文件的数据结构，称之为“文件控制块”（FCB）

文件与文件控制块一一对应、

记录文件名及其存放地址、文件的说明和控制信息。

 文件管理程序借助于文件控制块中的信息对文件施以各种操作。

2、文件目录：

把 文件控制块的有序集合称为   文件目录。

即一个文件控制块就是一个目录项。

通常一个文件目录也被看作是一个文件，称为目录文件。

3、FCB内容：

• 对于连续文件：文件起始块号；
• 对于链接文件：指向第一个物理块的指针；
• 对于索引文件：索引表地址。

在文件控制块中，通常含有以下三类信息：

1）基本信息类 ：包括文件名，文件物理位置，文件逻辑结构，文件的物理结构。

2）存取控制信息类 ：包括文件主的存取权限，核准用户的存取权限和一般用户的存取权限。

3）使用信息类 ：建立日期和时间、文件上次修改的日期和时间

                     当前使用信息：打开该文件的进程数、是否被进程锁住、是否已修改等。

4、检索速度：

        文件FCB组成的“目录”文件存放于磁盘（外存上）；需要时，要从磁盘将目录内容调入内存进行检索和使用。

                                                    如果目录占用多个盘块，则需启动多次磁头读写，检索速度慢，

                                                                                  如何提高检索速度？

 1）索引结点：    (文件名 + 索引结点指针)

       将文件名、文件具体信息分开，使文件描述信息单独形成一个索引结点，减少实际检索的信息量，提高速度。

       1.1    索引结点由外存到内存的过程中有不同的形式：

             1.1.1 磁盘索引结点    

             1.1.2 内存索引结点

  2） 目录结构 :

   ①单级目录结构:

        整个文件系统中只建立一张目录表，每个文件一个目录项，含有文件相关信息。

        1.1每建立一个新文件： 先检索所有的目录项，保证文件名唯一。 获得一空白目录项，填入相关信息，修改状态位（表明每个目录项是否空闲）。

        1.2 删除一个文件： 找到对应目录项，回收文件所占用空间 ;   清除目录项

         1.3 优点： 实现 按名存取

         1.4 缺点：

                         文件检索时需搜遍整个目录文件，范围大速度慢。

                          不允许重名。

                          不便于实现文件共享    

     ②两级目录结构：

        为每一个用户建立一个单独的用户文件目录  UFD，UFD由用户所有文件的文件控制块组成。

        系统建立一个主文件目录  MFD， MFD中每个用户目录文件都占有一个目录项，其中包括用户名和指向UFD的指针。

        1.1  优点：  

                   提高了检索目录的速度。

                   在不同的目录中可重名。

                   不同用户还可以使用相同/不同的文件名来访问系统中的同一个共享文件。（不同用户下可重名）

        1.2  缺点： 

                  不提供子目录操作，还不方便；各用户之间被完全隔离的话用户访问其他用户文件时，不方便合作。

 

   ③多级目录结构：（又称为树状目录）

       适用于较大的文件系统管理。

      1.1  优点:

           在文件数目较多时，便于系统和用户将文件分散管理。

           层次结构更清晰、提供更灵活的权限管理等

     1.2  缺点：

            但目录级别太多时也会增加路径检索层次，增加磁盘访问时间。

    1.3 相关名词：

         1.3.1 目录结构 ：

            主目录称为根目录，数据文件为树叶，其它目录为结点。多级目录缩小检索范围提高检索速度和文件系统的性能。

         1.3.2 路径名 ：

            从根目录到任何数据文件都只有一条唯一通路。

            目录文件名 和 数据文件名依次用  “/”  连接起来，即构成数据文件的路径名。

         1.3.3 当前目录 ：

             为每个进程设置一个“当前目录”，又称“工作目录”。

             从当前目录开始，逐级经过中间的目录文件，最后达到要访问的数据文件。

             这一路径上的目录和数据文件名用“/”连接成路径名，称为相对路径名。

             从根开始的路径名称为绝对路径名。

3）目录查询技术：

     目录查询方式：线性检索法 和 Hash方法。

     1. 线性检索法：（又称为顺序检索法）

          单级目录中 ：用户提供文件名，顺序查找文件目录。

          树型目录中： 用户提供路径名，对多级目录进行 逐层查找。

     2. Hash 方法：

         如果建立了一张Hash索引文件目录，便可利用Hash方法进行查询。

       对于使用通配符的文件名系统无法利用Hash法检索目录，还是需用线性查找法。

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文件共享与保护：

1）文件共享：

      ① 索引结点 ：

            

           基本FCB法： 名+详细信息。 直接在文件目录中包含文件的物理地址，该方法实现的共享不适用文件动态变化。一个用户对文件的修改（如物理块号增加），对其他用户不可见，共享文件的FCB信息记录同步更新困难。

           文件名+索引结点指针。  一个用户修改指针指向地址里的内容，指针不变，其他用户通过指针总能感知索引结点中的最新内容 

      ②符号链法：

        link文件：   “文件名+共享文件路径”

       该方法适用于网络文件共享，但根据路径检索共享文件的目标位置增加了访问开销，link文件独占索引结点也耗费一定的空间。

2）磁盘容错：

    磁盘表面故障

    磁盘驱动器、控制器故障

    高级容错技术