操作系统练习题（5）第六章文件管理
第六章 文件管理
本章学习要点
【1】掌握操作系统文件管理的相关概念
【2】掌握文件的逻辑结构、物理结构和存取方法
【3】深入掌握文件目录及目录结构
【4】了解文件的共享及保护方法
【5】深入领会磁盘调度算法
【6】深入掌握外存空间的管理方法
本章学习难点
【1】文件的共享
【2】UNIX系统的成组链接法
习题分析
一.判断改错题（判断由下划线标明的关键词的叙述是否正确，正确的打√，错误的打×并改正。）
1.文件的存取方法仅依赖于文件的物理结构，而与存放文件的存储特性无关。（ ）
2.打开文件的目的是指该文件的有关目录表目复制到主存中约定的区域，以建立用户和该文件的联系。（ ）
3.文件系统中每个文件的系统标识符可以有多个。( )
4.数据库文件是一种无结构的字符流式文件。（ ）
5.采取顺序文件结构，连续存取一批相邻的记录时，存取速度很慢。（ ）
6.多级目录结构中，重名问题得到了解决，同一目录中文件或目录重名是允许的。（ ）
7.通过对用户分类和限定各类用户对目录和文件的访问权限来保护系统中目录和文件的安全，这种文件安全管理方式指的是系统级安全管理。（ ）
8.每一个用户使用系统前必须注册，由系统记录下用户名和口令，只有已注册的用户才能使用系统，这种文件安全管理方式是指用户级安全管理。 （ ）
9.文件系统中，系统修改某文件内容，只要修改文件中对应数据信息即可。（ ）
10.索引文件是一种对文件存储进行连续分配的方式，文件系统为每个文件另建一张指示逻辑记录和物理块之间的对应关系的表，即索引表，文件本身和索引表组成的文件即是索引文件。（ ）
11.编译程序是用户用以编译程序的应用工具，因此，它是用户文件。（ ）
12.索引表的建立会占用额外的存储空间和访问时间。（ ）
习题解答：
1.错；应为：文件的存取方法依赖与文件的物理结构，也与存放文件的存储特性有关。
2.对；
3.错；应为：文件系统中每个文件的系统标识符只有一个。
4.错；应为；数据库文件是一种有结构的记录式文件。
5.错；应为：采取顺序文件结构，连续存取一批相邻的记录时，存取速度很快。
6.错；应为：多级目录结构中，重命名问题得到了解决，不同目录或不同级目录中重名是允许的。
7.错；应为：……目录和文件的安全，这种文件安全管理方式指的是用户级安全管理。
8.错；应为：……使用系统，这种文件安全管理方式是指系统级安全管理。
9.错；应为：文件系统中，系统修改某文件内容，不但要修改文件中对应数据信息，还要修改文件控制块的有关信息。
10.错；应为：索引文件是一种对文件存储进行不连续分配的方式，文件系统为每个文件另建一张指示逻辑记录和物理块之间的对应关系的表，即索引表，文件本身和索引表组成的文件即是索引文件。
11.错；应为：编译程序是用户用以编译程序的应用工具，它是系统文件。
12.对。
二.填空题
1.链接文件可以分布在存储设备中各个存储部位，它可以解决存储器的 问题，有利于文件扩充。
2.确定磁盘上一个块所在的位置必须给出三个参数： 、 和 。
3.文件系统分别从 级、 级、目录级和 级四个级别上对文件进行安全性管理。
4.文件目录就是文件有序块的有序集合。文件目录一般包含 、 和 信息。
5.对索引文件的存取首先查找 ，然后根据 的地址存取相应的物理块。
6.文件的逻辑结构分为 和 两种。
7.在多级目录结构的文件系统中，可以通过 和 进行文件访问。
8.把所有文件的文件目录组织成一个独立的文件，称为 ，它是文件系统管理文件的重要依据。常用的目录结构形式有 、 和 。
9.为了文件的保护和保密，一般为文件的存取设置两级控制：第一级是 ；第二级是 。
10.一般来说，文件名及属性可以在 中查找。
11.为防止系统故障造成文件被破坏，常采用 和 的方法来保护文件。
12.UNIX和DOS操作系统都把设备作为一种 ， 向它 操作完成输出功能。
习题解答：
1.碎片；
2.柱面号，盘面号，扇区（块）号；
3.系统级，用户级，文件级；
4.基本信息，存取控制信息，使用信息；
5.索引表，索引表项；
6.有结构的记录式文件，无结构的字符流式文件；
7.路径，文件名；
8.目录文件、单级、两级、多级树型；
9.文件级，目录级；
10.目录项（FCB）；
11.建立副本，定时转储；
12.虚拟文件，写。
三.简答题
1.文件系统主要解决哪些问题？
答：(1)文件存储空间的管理，提高外存利用率。(2)为每个文件建立一个目录项，对所有目录项进行有效的组织，实现按名存取。(3)文件的读、写管理与存取控制。(4)文件保护。
2.简述文件的概念和特征。
答：文件是存储在外存上的具有标识名的一组相关信息集合。
特征：(1)文件的内容是一组信息的集合，可以是源程序、二进制代码、文本文档、数据、表格、声音和图象等。(2)文件具有保存性，存放在某种存贮介质上，长期保存，多次使用。(3)文件是按名存取的，每个文件都具有唯一的标识名。
3.简述文件系统的概念。
答：文件系统包含两方面的含义，一方面包括负责管理文件的一组系统软件，另一方面也包括被管理的对象，即文件。
4.什么是根目录？什么是当前目录？
答：在多级目录结构中，第一级作为系统目录，称为目录树的根结点即根目录。
当前目录是一种相对目录，表示系统当前所处的位置，是系统的工作目录。
5.文件目录中一般包含什么内容？
答：通常有三类信息：
基本信息——文件名、物理位置、文件的逻辑结构和物理结构。
存取控制信息（存取权限）——文件主、核准用户和一般用户的存取权限。
使用信息——文件建立、修改的日期和时间，当前使用信息。
6.什么是文件的路径？它如何表示？请举例说明。
一个文件从根目录开始，逐步沿着每一级子目录向下追溯，最后到指定文件的整个通路，构成了文件路径，如从当前目录开始，则构成了相对路径。
表示方法是在整个通路上所有子目录名到文件名组成一个字符串。
如：/usr/ast/mailbox 表示根目录中含有子目录usr，而usr中又包括子目录ast ，而文件mailbox就放在目录ast下。
7.试解释绝对路径名和相对路径名，并说明使用相对路径名的优点。
答：从根目录开始，逐步沿着每一级子目录向下追溯，最后到指定文件的 整个通路上的所有子目录名组成的字符串称为文件的绝对路径名。从当前目录开始到文件的最后所在的路径名称为相对路径名。使用相对路径名，可以减少检索层次，加快检索速度。
8.文件目录结构主要有哪几种形式？
答：文件目录结构形式有单级目录、二级目录和多级目录。
单级目录——系统中只有一个目录文件的目录结构。结构简单，容易实现，适合较小的系统。
二级目录——第一级为系统目录（主目录），第二级为用户目录。文件搜索范围缩小，防止了用户间文件重名冲突问题。
多级目录——树形目录结构。第一级为系统目录（根目录），其他各级目录为子目录。
9.简述文件目录的概念及其在文件系统中的作用。
答：为了实现按名存取文件，系统为所有存入系统的文件建立一张表，每个文件有一个表目。表目内容至少包括文件名和其所在的物理地址，这个表称为文件目录表，表目是对应文件的目录。目录的作用：（1）实现按名存取（2）提高对目录的检索速度（3）实现文件共享
（4）允许文件重名。
10.建立多级目录有何好处？它是如何解决文件重名和共享问题的？
答：建立多级目录的好处是检索效率高，允许重名，便于文件共享；
把文件放在不同的目录或不同级别的目录下，文件就可以重名了。
共享方法：当有两个（或多个）用户要共享一个子目录或文件时，将共享文件或目录链接到两个或多个用户目录中去便可。
11.区分文件保护和保密的异同。
答：文件保护是防止文件被破坏，文件的保密是防止不经拥有者授权而窃取文件。文件保护根据引起文件被破坏的原因——系统故障和非法使用共享文件而采用不同的措施。前者采用建立副本和定时转储等方法；后者则采用树形目录结构、存取控制表和文件使用权限。文件保密措施有隐蔽文件目录、设置口令和使用密码。
12.文件安全管理的措施主要在哪些方面实现？
答：通过存取控制机制来防止有人为因素所造成的人们有意或无意的破坏；采用系统容错技术来防止系统因素造成的文件不安全性；通过后备系统来防止自然因素造成的文件不安全性。其中存取控制可以通过分级安全管理机制来实现，在四个级别上进行安全性管理：
a)系统级——注册和登录。
b)用户级——不同类用户（超级用户，主人等）具有不同的文件访问权（建立、修改等）
c)目录级——规定只有系统核心才有写目录的权利。
d)文件级——由超级用户和文件主设置文件属性，控制用户对文件的访问（只读，执行等）。
用户对文件的访问，将由用户访问权，目录访问权及文件属性三者的权限所确定。
四.应用题
- 假设用户甲要用到文件A、B、C、E，用户乙要用到文件A、D、E、F。已知：用户甲的文件A与用户乙的文件A实际上不是同一文件；用户甲与用户乙又分别用文件名C和F共享同一文件；甲、乙两用户的文件E是同一个文件。请回答下列问题：
（1）系统应采用怎样的目录结构才能使两用户在使用文件时不致于造成混乱？
（2）画出这个目录结构。
（3）两个用户使用了几个共享文件？写出它们的文件名。
【解答】(1) 系统应采用二级或多级目录结构才能使两用户在使用文件时不致于造成混乱。
(3) 两个用户使用了2个共享文件，一个是用户甲的C和用户乙的F，另一个是用户甲的E与用户乙的E。
- (南开1999年试题)某文件系统的目录结构如图6-1所示，已知每个目录项占256B，磁盘的一块为512B。设当前目录为根目录。
（1）查询文件Wang的路径是什么？
（2）系统需要读取几个文件后才能查到Wang？
（3）计算系统找到Wang，至少读了几个盘块。
（4）给出一种加速文件查找速度的方案。
解答】
(1) 查询文件Wang的路径是 /D/DC/DDC/Wang
(2) 系统需要读取D、DC、DDC等3个目录文件才能查到Wang
(3) 因1个盘块中可存储2个目录项，读取根目录的第2个盘块时才能找到文件D的目录项；读取文件D的第2个盘块时才能找到DC的FCB；读取文件DC的第2个盘块时才找到文件DDC的FCB；读取DDC的第1个盘块就能找到Wang。因此，系统找到Wang，至少读了7个盘块。
(4) 可以采用类似UNIX的方法，缩短目录项，例如，目录项中仅包含文件名(12个字节)和索引节点号(4个字节)，目录项长度为16字节，这样每个盘块可存放32个目录项。这样只需读4个盘块就可找到Wang。
3.（7分）某文件系统为一级根目录结构，文件的数据一次性写入磁盘，已写入的文件不可修改，但可多次创建新文件。请回答如下问题。（2011全国试题）
（1）在连续、链式、索引三种文件的数据块组织方式中，哪种更合适？要求说明理由。为定位文件数据块，需在FCB中设置哪些相关描述字段？
（2）为快速找到文件，对于FCB，是集中存储好，还是与对应的文件数据块连续存储好？要求说明理由。
【解答】
（1）连续数据块组织方式更合适。因为系统规定文件不可修改，即文件长度不可能动态增长或缩小，在这种情况下，连续组织方式的缺点不再存在，而它的优点是顺序访问容易、读写文件速度快，而且磁盘空间利用率高。为定位文件数据块，需在FCB中设置首块号和文件长度值。
- （8分）某虚拟文件系统空间的最大容量是4TB（1TB=240），以磁盘块为基本分配单元，磁盘块大小为1KB，文件控制块（FCB）包含一个512B的索引表区。请回答下列问题：(2012全国试题)
（1）假设索引表区仅采用直接索引结构，索引表区存放文件占用的磁盘块号，……索引项中块号最少占多少字节？可支持的单个文件的最大长度是多少字节？
（2）假设索引表区采用如下结构：第0~7字节采用<起始块号，块数>格式表示文件创建时预分配的连续存储空间。其中起始块号占6B，块数占2B，剩余504字节采用直接索引结构，一个索引项占6B，则可支持的单个文件的最大长度是多少字节？为了使单个文件的长度达到最大，请指出起始块号和块数分别所占字节数的合理值并说明理由。
一.练习题
1．逻辑文件的组织结构是由 确定的。
A．操作系统 B．存储容量 C．用户 D．文件长度
2．采用树形目录结构后，不同用户对同一个文件定义的文件名 。
A．应该相同 B．不能相同 C．可以不同 D．应该不同
3．UNIX文件系统对盘空间的管理采用 。
A．FAT表法 B．位示图法 C．空闲块链接法 D．空闲块成组链接法
4．关于多级目录结构的论述，错误的说法是 。
A．便于文件分类 B．查找速度快
C．同一子目录下可以建立同名文件 D．可以实现文件的连接
5．文件系统采用多级目录结构可以 。
A．节省存储空间 B．解决命名冲突
C．缩短文件传送时间 D．减少系统开销
6．在有关文件管理的下述叙述中， 是正确的。
A．“在二级目录结构中，不同用户不能用相同的文件名”
B．“逻辑记录的大小与存储介质分块的大小必须一致”
C．“文件系统主要是实现按名存取”
D．“在一级目录结构中，不同用户可以用相同的文件名”
7．为了防止用户共享文件时造成破坏，可以采用 。
A．对文件设置口令 B．把文件译成密码
C．对文件加锁 D．对文件的访问权限进程控制
8．文件系统中文件被按照名字存取是为了 。
A．方便操作系统对信息的管理 B．方便用户的使用
C．确定文件的存取权限 D．加强对文件内容的保密
9．系统在接到用户关于文件的 操作命令后，就在文件目录中寻找空目录项进行登记。
A．建立 B．打开 C．读 D．写
10．文件系统与 密切相关，它们共同为用户使用文件提供方便。
A．处理器管理 B．存储管理
C．设备管理 D．作业管理
11．对记录式文件，操作系统为用户存取文件信息的最小单位是 。
A．字符 B．数据项 C．记录 D．文件
12．对一个文件的访问，常由 共同限制。
A．用户访问权限和文件属性 B．用户访问权限和用户优先级
C．用户优先级和文件属性 D．文件属性和口令
13．文件系统中，索引文件结构中的索引表是用来 。
A.指示逻辑记录逻辑地址的
B.存放部分数据信息的
C.存放查找关键字项内容的
D.指示逻辑记录和物理块之间对应关系的
14．为了保证文件未经文件主授权，任何其他用户均不得使用该文件，操作系统提供的解决方法为 。
A．文件复制 B．文件共享 C．文件保密 D．文件保护(即文件访问控制)
15．按文件的物理组织结构可将文件分成 等。
A．数据文件，命令文件，文本文件 B．命令文件，库文件，索引文件
C．连续文件，链式文件，索引文件 D．输入文件，输出文件，随机文件
16．以下 不是磁盘存储空间的常用管理方法。
A．位示图 B．记录的成组操作 C．空闲块表 D．空闲块链
17．下列文件中属于逻辑结构的文件是 。
A．连续文件 B．系统文件 C．目录文件 D．流式文件
18．不包含在文件控制块（又称文件目录项）中的信息是 。
A．存储介质 B．文件名
C．存取控制信息 D．文件的物理结构
19．为了对文件系统中的文件进行安全管理，任何一个用户在进入系统时都必须进行注册，这一级安全管理是 级安全管理。
A．系统 B．目录 C．用户 D．文件
20．位示图方法可用于 。
A．进程的调度 B．盘空间的管理 C．文件的共享 D．进程间通信
21．下列选项中， 不是删除文件所需要完成的工作。
A．释放文件所占用的存储空间
B．对文件原占用的存储单元全部清零
C．删除该文件的目录项，即文件控制块(FCB)
D．若文件为共享文件，还要对共享设置进行处理
22．下列各项描述中，不是树型目录优点的是 。
A．解决了文件重名问题 B．提高了文件检索速度
C．根目录到指定文件有多条路径 D．便于进行存储权限控制
23．设置当前工作目录的主要目的是 。（2010全国试题）
A．节省外存空间 B．节省内存空间
C．加快文件的检索速度 D．加快文件的读/写速度
24．下列文件物理结构中，适合随机访问且易于文件扩展的是__________。（2009全国试题）
A．连续结构 B．索引结构
C．链式结构且磁盘块定长 D．链式结构且磁盘块变长
25．文件系统中，文件访问控制信息存储的合理位置是__________。（2009全国试题）
A．文件控制块 B．文件分配表
C．用户口令表 D．系统注册表
（考查文件控制块的内容。在FCB中，通常含有三类信息：基本信息、存取控制信息和使用信息。）