六.（1）7.8章 目录

文件控制块—FCB

为了能对一个文件进行正确的存取，必须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。（是谁？在哪里？什么权？）

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。

  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。

目录管理

对文件实施有效的管理，必须对它们加以妥善组织，主要是两大操作：

1.基本信息记录(FCB,目录项)

2.方便检索、管理（目录操作）

目录管理的要求如下：

实现“按名存取”；（最基本功能）

提高对目录的检索速度；

文件共享；

允许文件重名。

1.FCB内容：

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。

2.索引结点

索引结点的引入

文件目录占越大量的盘块，需进行的磁盘读写开销越大。减少实际检索的信息量就减少移动磁头的开销，提高速度；

目录一般是按名检索。而直到找到正确文件前，只关心文件名，不需要其它的文件描述信息，目录中这部分内容的调入不是必须的。

所以：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。

索引结点由外存到内存的过程中有不同的形式：

磁盘索引结点

存放在磁盘上的索引结点。主要包括以下内容：文件主标识符、文件类型、文件存取权限、文件物理地址、文件长度、文件连接计数、文件存取时间。

内存索引结点

文件被打开后，将磁盘索引结点拷贝到内存索引结点中以便使用。比磁盘索引结点增加了以下内容：索引结点编号、状态、访问计数、文件所属文件系统的逻辑设备号、链接指针。

3.目录结构

目录结构的组织，关系到文件系统的存取速度，也关系到文件的共享性和安全性。

组织好文件的目录，是设计好文件系统的重要环节。

目前常用的目录结构形式有：

单级目录

两级目录

多级目录

4.目录查询技术

用户要访问一个已存文件

目录数据调入内存；

按名检索：系统利用提供的文件名对目录(根据目录层次，需要做的检索次数也不同)进行查询

找该文件控制块

读FCB或对应索引结点；

从文件物理地址换算出文件在磁盘上的物理位置；

最后通过磁盘驱动程序，将所需文件读入内存。

目录查询方式：线性检索法和Hash方法。

*Hash方法

曾介绍的Hash文件。

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

系统将用户提供的文件名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，将显著的提高检索速度。

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。

6、文件共享与保护

1）文件共享

多个用户共享一份文件，只保留文件的一份副本，节约存储空间

共享范围：单机系统/多主机系统/网络范围

20世纪六七十年代，出现了若干文件早期共享方法，绕弯路法、连访法等，逐渐发展为现代一些共享方式

索引结点

符号链

①索引结点法

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

索引结点中增加count计数

主人删除操作问题：

删，共享用户访问错误；不删，计费问题。

②符号链法

创建一个link类型的文件：“文件名+共享文件路径”（类似快捷方式）

文件主人删除文件，共享者只会出现找不到文件错误。不会发生共享文件删除后出现悬空指针的情况。

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。

无论哪种共享，链接就对应一个文件，如果遍历复制整个目录内的文件，可能会从多条路径对共享文件进行多次访问

2）磁盘容错

SFT，system fault tolerance

防止磁盘故障造成的文件不安全

SFT  I:磁盘表面故障

双目录、双文件分配表（空间冗余）

写后读校验、热修复重定向（时间操作冗余）

写入磁盘后再读回内存做一致性校验

热修复写过程：从坏道重定向到专区并记录

SFT  II：磁盘驱动器、控制器故障

驱动器故障：磁盘镜像

控制器故障：磁盘双工——并行控制器，分离搜索加快读取