操作系统-文件管理-文件系统基础

目录

一、文件的概念

文件地属性

文件的基本操作

二、文件的逻辑结构

2.1顺序文件

 2.2索引文件

2.3索引顺序文件

 2.4文件的目录

2.4.1文件控制块FCB

2.4.2目录结构

2.4.3索引结点(FCB改进)

三、文件保护

3.1口令保护

3.2加密保护

3.3访问控制

四、物理结构

4.1连续分配

4.2链接分配

4.2.1隐式链接

4.2.2显示链接

4.2.3索引分配

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一、文件的概念

文件:以硬盘为载体地存储在计算机上地信息集合，文件可以是文本文档、图片、程序等。

文件地属性

名称：文件名唯一，以容易读取地形式保存

类型：被支持不同类型地文件系统调用

创建者：文件创建者的ID

所有者：文件当前所有者的ID

位置：指向设备和设备上文件的指针

大小：文件当前的大小

保护：对文件进行保护的访问控制信息

创建时间，最后一次修改时间和最后一次存取时间

文件的基本操作

创建文件(create)：删除文件(delete):读文件(read):写文件(write):打开文件(open):关闭文件(close):

二、文件的逻辑结构

无结构文件：文件内部的数据就是一系列二进制流或字符流组成。又称流式文件

结构文件：由一组相似的记录组成，又称记录式文件。每条记录又若干个数据项组成。又可分定长记录和可变成记录

2.1顺序文件

文件中的记录一个接一个的顺序排列，记录可以是定长的或可变的。各个记录在物理上可以顺序存储或链式存储

 2.2索引文件

2.3索引顺序文件

 2.4文件的目录

2.4.1文件控制块FCB

包含文件的基本信息(文件名、物理地址、逻辑地址、物理结构等)，存取控制信息(是否可读/可写、禁止访问的用户名单等)，使用信息(如文件的建立、修改时间等)

2.4.2目录结构

单级目录

两级目录：分主文件目录和用户文件目录

多级目录(树型目录)：有效地进行文件地管理和保护。但不便于实现文件地共享

无环图目录结构:2个指向一个文件，方便文件地共享，共享计数器记录个数

2.4.3索引结点(FCB改进)

除了文件名之外地文件描述信息都放到这里来，文件的检索速度更快

三、文件保护

3.1口令保护

设置口令(如：123)，用户请求访问该文件时必须提供口令

优点：保存口令的空间开销不多，验证口令时间开销小

缺点：正确的口令存放在系统内部，不安全

3.2加密保护

优点：保密性强，不需要在系统中存储密码

缺点：编码/译码，或者说加密/解密要花费一定时间

3.3访问控制

分组：系统管理员，文件主，文件主的伙伴，其他用户的几给组

实现灵活，可实现复杂的文件保护功能 

四、物理结构

文件分配方式

文件块

磁盘块：与内存块、页面大小相同

(逻辑块号，块内地址)->(物理块号，块内地址)，只需要转换块号就行，块内地址保持不变

4.1连续分配

要求每个文件在磁盘上占有一组连续的块

优点：支持顺序访问，访问快

缺点：利用率低，不方便扩展，难利用磁盘碎片 

4.2链接分配

采用离散分配的方式分配离散的磁盘块，

4.2.1隐式链接

只支持顺序访问，不支持随机访问，查找效率低。另外，指向下一个盘块的指针也需要消耗少量的存储空间

 优点：方便文件扩展，不会有碎片，外存利用率高

缺点：只支持顺序访问，不支持随机访问，查找效率低，指向下一个盘块的指针也要消耗少量的存储空间

4.2.2显示链接

文件分配表FAT 逻辑参考数据结构的静态链表

 优点：方便文件扩展，不会有碎片问题，外存利用率高，并且支持随机访问。相比于隐式链接来说，地址转换时不需要访问磁盘，因此文件的访问效率更高

缺点：FAT需要占用一定的存储空间

4.2.3索引分配

允许文件离散地分配在各个磁盘块中，系统会为每个文件建立一张索引表，索引表记录文件各个逻辑块对应地物理块。索引表存放地磁盘块称索引块。文件数据存放的磁盘块称数据块

 每个磁盘块1KB,一个索引表项4B，则一个磁盘块只能存放256个索引项，超快了256采用下面方案

链接方案

多层索引方案

k层需要k+1次读磁盘操作

混合索引方案