《操作系统》课程教学资源（PPT课件）第6章 文件管理

第六章文件管理6.1概述6.2文件的逻辑结构6.3外存分配方式6.4文件自录管理6.5文件存储空间管理6.6文件系统的可靠性和安全性6.7文件系统的数据一致性控制

第六章 文件管理 6.1 概述 6.2 文件的逻辑结构 6.3 外存分配方式 6.4 文件目录管理 6.5 文件存储空间管理 6.6 文件系统的可靠性和安全性 6.7 文件系统的数据一致性控制

6.1概述所有的计算机应用程序都要：存储信息，检索信息三个基本要求：能存储大量信息、长期保存信息、可共享信息解决方法：把信息以文件形式存在磁盘或其他介质上通过操作系统管理文件：文件的结构，命名，存取，使用，保护和实现方法用户观点（方便）：如何命名，如何访问，如何共享，如何保护文件操作系统观点（高效）：文件目录怎样实现，怎样管理存储空间，文件存储位置，磁盘实际运作方式（与设备管理的接口）等等

6.1 概述 所有的计算机应用程序都要:存储信息,检索信息 三个基本要求： 能存储大量信息、长期保存信息、可共享信息 解决方法: 把信息以文件形式存在磁盘或其他介质上 通过操作系统管理文件： 文件的结构, 命名, 存取, 使用, 保护和实现方法 用户观点(方便)： 如何命名, 如何访问, 如何共享,如何保护文件。 操作系统观点(高效)： 文件目录怎样实现, 怎样管理存储空间, 文件存储 位置, 磁盘实际运作方式(与设备管理的接口)等等

6.1.1文件与文件系统计算机中用到大量的信息（程序和数据）资源，平时总是把它们以文件的形式长期存放在外存中，需要时可随时调入内存。文件系统就是统一管理这些信息资源的OS软件，它管理文件的存储、检索和更新，提供安全可靠的共享和保护手段，方便的给用户使用。1.文件文件是具有文件名的若干(数目不定）相关元素的集合，它是文件系统中的最大数据单位；可分为有结构文件和无结构文件；有结构文件的元素是记录，记录是有意义的数据项的集合，无结构文件则是一个字符流称为流式文件。文件名：ASCI码和汉字组成，支持文件扩展名文件属性：文件类型、文件(当前)长度文件物理位置、文件建立时间

6.1.1 文件与文件系统 计算机中用到大量的信息(程序和数据)资源, 平时 总是把它们以文件的形式长期存放在外存中,需要时可 随时调入内存。文件系统就是统一管理这些信息资源 的OS软件, 它管理文件的存储、检索和更新, 提供安全 可靠的共享和保护手段, 方便的给用户使用。 1.文件 文件是具有文件名的若干(数目不定) 相关元素的 集合, 它是文件系统中的最大数据单位; 可分为有结构 文件和无结构文件; 有结构文件的元素是记录, 记录是 有意义的数据项的集合, 无结构文件则是一个字符流, 称为流式文件。 文件名: ASCII码和汉字组成, 支持文件扩展名 文件属性: 文件类型、文件(当前)长度、 文件物理位置、文件建立时间

2.数据项有结构文件中，数据项是最低级的数据组织形式(1）基本数据项：用于描述一个对象的某种属性的数据是数据组织中可以命名的最小逻辑单位，又称为字段(2）组合数据项：由若干个基本数据项组成，简称组项。3.记录有结构文件中，一组相关的数据项组成记录，若于条记录组成文件，在各记录中能够唯一标识一个记录的数据项集合称为关键字(key)，通常用一个数据项作为关键字。文件记录1|记录2记录i记录n数据项1数据项2数据项n

3. 记录 有结构文件中, 一组相关的数据项组成记录, 若干 条记录组成文件, 在各记录中能够唯一标识一个记录的 数据项集合称为关键字(key), 通常用一个数据项作为 关键字。 2. 数据项 有结构文件中, 数据项是最低级的数据组织形式。 (1) 基本数据项: 用于描述一个对象的某种属性的数据, 是数据组织中可以命名的最小逻辑单位,又称为字段。 (2) 组合数据项: 由若干个基本数据项组成, 简称组项。 记录1 记录2 . 记录i . 记录n 数据项1 数据项2 . 数据项n 文件

4.文件系统模型(1)文件系统管理的对象其属性文件、自录、存储空间。(2）对对象操纵和管理的软件集合(3）向用户提供一个方便使用的接口命令接口和程序接口用户(程序)文件系统接口文件系统对对象操纵和管理的软件集合三层膜型对象及其属性

4.文件系统模型 (1) 文件系统管理的对象其属性 文件、目录、存储空间。 (2) 对对象操纵和管理的软件集合 (3) 向用户提供一个方便使用的接口 命令接口和程序接口 文件系统接口 对对象操纵和管理的软件集合 对象及其属性 文件系统 三层膜型 用户(程序)

5.文件系统的功能(1）统一管理文件存储空间,实施存储空间的分配与回收(2）实现文件的按名存取名字空间映射、存储空间(逻辑地址转换为物理地址)(3）实现文件信息的共享，并提供文件的保护和保密措施(4)对文件的读写管理(5)对文件目录的管理（6）系统维护及向用户提供有关信息(7）提供与I/O设备的统一接口(8）向用户提供方便使用的命令接口和程序接口提供对文件系统和对文件的操作命令和语句文件系统在OS接口中占的比例最大，用户使用OS的感觉在很大程度上取决于对文件系统的使用效果

5.文件系统的功能 (1) 统一管理文件存储空间,实施存储空间的分配与回收 (2) 实现文件的按名存取 名字空间 映射 存储空间(逻辑地址转换为物理地址) (3) 实现文件信息的共享,并提供文件的保护和保密措施 (4) 对文件的读写管理 (5) 对文件目录的管理 (6) 系统维护及向用户提供有关信息 (7) 提供与I/O设备的统一接口 (8) 向用户提供方便使用的命令接口和程序接口 (提供对文件系统和对文件的操作命令和语句) 文件系统在OS接口中占的比例最大, 用户使用OS的 感觉在很大程度上取决于对文件系统的使用效果

6.1.2文件类型为了提高系统管理文件的效率；提高用户界面友好性，对文件进行分类1.按文件性质和用途分类系统文件：由系统软件构成的文件用户文件：由用户产生的各种文件库文件：标准子程序及常用的例程构成的文件2.按信息保存期限分类临时文件；永久文件；档案文件3.按文件中的数据形式分类源文件、自标文件、可执行文件、数据文件4.按文件的存储控制属性分类只执行文件；只读文件；读写文件。5.按文件的逻辑结构分类流式文件：记录式文件

6.1.2 文件类型 为了提高系统管理文件的效率; 提高用户界面友好 性, 对文件进行分类。 1. 按文件性质和用途分类 系统文件：由系统软件构 成的文件 用户文件：由用户产生的各种文件 库文件：标准子程序及常用的例程构成的文件 2. 按信息保存期限分类 临时文件；永久文件；档案文件 3. 按文件中的数据形式分类 源文件、目标文件、可执行文件、数据文件 4. 按文件的存储控制属性分类 只执行文件；只读文件；读写文件。 5. 按文件的逻辑结构分类 流式文件；记录式文件

7.按文件的物理结构分类顺序连续)文件；链接文件：索引文件8.UNIX系统将文件分为三类·普通文件(regular)包含的是用户信息，一般为ASCII或二进制文件·目录文件（directory）管理文件系统的系统文件·特殊文件（specialfile）设备文件(将外设看作文件）字符设备文件：用于模仿串行I/O设备，如终端打印机，网络等块设备文件：模仿磁盘为了方便系统和用户了解文件的类型，常把文件类型作为扩展名放在文件名的后面，二者之间用隔开

7. 按文件的物理结构分类 顺序(连续)文件；链接文件；索引文件 8. UNIX系统将文件分为三类 •普通文件(regular) 包含的是用户信息,一般为ASCII或二进制文件 •目录文件(directory) 管理文件系统的系统文件 • 特殊文件(special file)设备文件(将外设看作文件) 字符设备文件: 用于模仿串行I/O设备, 如终端, 打印机, 网络等 块设备文件: 模仿磁盘 为了方便系统和用户了解文件的类型, 常把文件类 型作为扩展名放在文件名的后面, 二者之间用"."隔开

6.1.3文件操作1.文件的“打开”和“关闭操作"打开"(open)文件，是系统将指名文件的属性(类型外存物理位置等）从外存拷贝到内存打开文件表的一个表自中,并将该表自的编号索引号）返回给用户。此后用户对文件的操作直接通过索引号进行，避免了对文件的再次检索。"关闭"(close)操作,将内存中的已修改的数据写到外存上，并将对应表目从打开文件表中册删除2.基本操作·创建文件：分配外存空间，建自录项填入各种属性·删除文件：将该自录项置为空项，释放外存空间·读文件写文件：自录项中得文件在外存位置，读写·截断文件：将文件内容置空设置文件读写位置：设置文件读写指针的位置

6.1.3 文件操作 1. 文件的"打开"和"关闭"操作 "打开"(open)文件, 是系统将指名文件的属性(类型, 外存物理位置等)从外存拷贝到内存打开文件表的一个 表目中,并将该表目的编号(索引号)返回给用户。此后, 用户对文件的操作直接通过索引号进行, 避免了对文件 的再次检索。 "关闭"(close)操作,将内存中的已修改的数据写到 外存上, 并将对应表目从打开文件表中删除。 2. 基本操作 • 创建文件: 分配外存空间,建目录项填入各种属性 • 删除文件: 将该目录项置为空项, 释放外存空间 • 读文件写文件: 目录项中得文件在外存位置, 读写 • 截断文件: 将文件内容置空 • 设置文件读写位置: 设置文件读写指针的位置

6.2文件的逻辑结构文件的逻辑结构：从用户角度看文件的组织形式·文件的物理结构：文件在外存上的存储组织形式6.2.1文件的逻辑结构类型1.有结构文件（记录文件）文件是由若干个记录组成，每条记录有其内部结构按记录长度分：定长记录、变长记录按记录间的关系分：顺序、索引、索引顺序2.无结构文件又称为流式文件,是元素长度为1的无结构学节流如：源程序，可执行文件，库函数，C语言的数据文件等在UNIX系统中所有的文件被看作流式文件。好处：提供很大的灵活性

6.2 文件的逻辑结构 •文件的逻辑结构:从用户角度看文件的组织形式 •文件的物理结构:文件在外存上的存储组织形式 6.2.1 文件的逻辑结构类型 1.有结构文件(记录文件) 文件是由若干个记录组成, 每条记录有其内部结构 按记录长度分: 定长记录、变长记录 按记录间的关系分: 顺序、索引、索引顺序 2.无结构文件 又称为流式文件,是元素长度为1的无结构字节流, 如: 源程序,可执行文件, 库函数, C语言的数据文件等。 在UNIX系统中所有的文件被看作流式文件。 好处：提供很大的灵活性