操作系统第6章 文件管理(1)

OperatingSystemPage12020/1/19OperatingSystemPage22020/1/19【教学目的】了解文件系统的功能。【教学重点】1、了解文件系统的基本概念、文件的逻辑结构、文件、记录、数据项的基本概念。2、掌握外存分配的连续分配、链接分配、索引分配方式。3、掌握目录管理、文件存储空间管理的功能。【教学要求】1、掌握：文件的逻辑组织和物理组织的概念及不同的组织形式，文件的目录结构，文件和目录的主要操作。2、理解：文件的分类，文件的存取控制，UNIX文件系统的主要操作。3、了解：文件系统的功能，文件存储空间的管理，文件的OperatingSystemPage32020/1/19第六章文件管理在现代计算机系统中，用到大量的程序和数据，由于内存容量和存储特性的限制，这些内容必须以文件的形式保存在外存操作系统必须提供对外存的文件管理的功能，即构成文件系统文件系统中包括文件管理、文件存取、共享和文件保护文件是具有文件名的若干相关元素的集合文件系统的管理功能是通过把它所管理的程序和数据组织成一系列文件的方法来实现的OperatingSystemPage42020/1/19第六章文件管理文件和文件系统文件的逻辑结构外存分配方式目录管理文件存储空间的管理文件共享与文件保护数据一致性控制OperatingSystemPage52020/1/19文件和文件系统概述文件分类文件系统模型文件操作OperatingSystemPage62020/1/19数据抽象加工信息概述生产生活组织——数据结构处理——数据库存储——文件系统传输——计算机网络OperatingSystemPage72020/1/19概述所有的计算机应用程序都要存储信息和检索信息三个基本要求能够存储大量的信息长期保存信息可以共享信息解决方法：把信息以一种单元，即文件的形式存储在磁盘或其他外部介质上。文件是通过操作系统来管理的，包括：文件的结构、命名、存取、使用、保护和实现方法。OperatingSystemPage82020/1/19概述文件管理任务文件管理是软件（程序与数据集合）资源管理，是涉及用户作业和内部硬件管理任务：把存储、检索、共享和保护文件的手段提供给本身和用户，以方便用户及资源利用功能分配与管理外存提供合适的存储方法文件共享，保护解决冲突OperatingSystemPage92020/1/19概述文件管理功能分配与管理外部存储器，用户以文件形式存放信息，“按名存取”，文件的机内码与磁盘、光盘等外存地址建立起相对应的联系提供合适的存储方法，例如，鍵盘命令以及程序中使用系统调用控制。包括文件的创建(Create)、打开(Open)、关闭(Close)、读写(Read/Write)、刪除(Delete,Erase)和重命名或改名(Rename)等文件的共享与保护，解决文件命名中的冲突和存取权限的控制OperatingSystemPage102020/1/19概述文件的概念文件是软件机构，软件资源的管理方式具有符号名的一组相关元素的有序序列，是一段程序或数据的集合一组赋名的相关联字符流的集合，或者是相关联记录。而记录是有意义的信息集合信息项：构成文件内容的基本单位文件的特性：包括文件说明、文件体OperatingSystemPage112020/1/196.1文件和文件系统6.1.1文件、记录和数据项文件是数据的一种组织形式，而文件管理系统是指文件和对文件进行操纵和管理的软件集合。基于文件系统的概念而把数据的组成分为数据项、记录和文件三级。OperatingSystemPage122020/1/196.1文件和文件系统6.1.1文件、记录和数据项1.数据项数据项可分成以下两种类型：（1）基本数据项（2）组合数据项OperatingSystemPage132020/1/196.1文件和文件系统6.1.1文件、记录和数据项1.数据项(1)基本数据项。这是用于描述一个对象的某种属性的字符集，是数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位，即原子数据，又称为数据元素或字段。它的命名往往与其属性一致。例如，用于描述一个学生的基本数据项有：学号、姓名、年龄、所在班级等。OperatingSystemPage142020/1/19(2)组合数据项。它是由若干个基本数据项组成的，简称组项。例如，经理便是个组项，它由正经理和副经理两个基本项组成。又如，工资也是个组项，它可由基本工资、工龄工资和奖励工资等基本项所组成。基本数据项除了数据名外，还应有数据类型。因为基本项仅是描述某个对象的属性，根据属性的不同，需要用不同的数据类型来描述。例如，在描述学生的学号时，应使用整数；描述学生的姓名则应使用字符串(含汉字)；描述性别时，可用逻辑变量或汉字。可见，由数据项的名字和类型两者共同定义了一个数据项的“型”。而表征一个实体在数据项上的数据则称为“值”。例如，学号/30211、姓名/王有年、性别/男等。OperatingSystemPage152020/1/192.记录记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。一个记录应包含哪些数据项，取决于需要描述对象的哪个方面。而一个对象，由于他所处的环境不同可把他作为不同的对象。例如，一个学生，当把他作为班上的一名学生时，对他的描述应使用学号、姓名、年龄及所在系班，也可能还包括他所学过的课程的名称、成绩等数据项。但若把学生作为一个医疗对象时，对他描述的数据项则应使用诸如病历号、姓名、性别、出生年月、身高、体重、血压及病史等项。为了能唯一地标识一个记录，必须在记录的各个数据项中，确定出一个项或几个项，把它们的集合称为关键字(key)。关键字是能唯一标识一个记录的数据项。OperatingSystemPage162020/1/193.文件文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合，可分为有结构文件和无结构文件两种。在有结构的文件中，文件由若干个相关记录组成；而无结构文件则被看成是一个字符流。文件在文件系统中是一个最大的数据单位，它描述了一个对象集。例如，可以将一个班的学生记录作为一个文件。一个文件必须要有一个文件名，它通常是由一串ASCII码或(和)汉字构成，名字的长度因系统不同而异。如在有的系统中把名字规定为8个字符，而在有的系统中又规定可用14个字符。OperatingSystemPage172020/1/19概述文件是一个抽象机制，它提供了一种把信息保存在存储介质上，而且便于以后存取的方法，用户不必关心实现细节文件记录1记录2…记录n数据项1数据项2…数据项nOperatingSystemPage182020/1/196.1.2文件类型和文件系统模型1.为了方便系统和用户了解文件的类型，在OS中都把文件类型作为扩展名而缀在文件名的后面，在文件名和扩展名之间用“.”号分开。OperatingSystemPage192020/1/19OperatingSystemPage202020/1/19文件命名规则有限长度，数字和字符，大小写区分，支持文件扩展名（一个或多个）例子：.bak.gif.doc.ppt.hlp.html.mpg.jpg.ps.tex.txt.zip概述各信息项之间具有顺序关系信息项信息项……...信息项……...信息项编号：01……i……n-1读写指针OperatingSystemPage212020/1/19概述文件系统的概念是操作系统中统一管理信息资源的一种软件，管理文件的存储、检索、更新，提供安全可靠的共享和保护手段，并且方便用户使用。文件系统包含文件管理程序（文件与目录的集合）和所管理的全部文件是用户与外存的接口系统软件为用户提供统一方法（以数据记录的逻辑单位），访问存储在物理介质上的信息文件系统=文件管理程序（文件和目录的集合）+它所管理的全部文件OperatingSystemPage222020/1/19概述文件系统的概念文件系统功能用户角度：实现“按名存取”系统角度：是对文件存储器的存储空间进行组织、分配、负责文件的存储并对存入的文件实施保护、检索的一组软件的集合文件系统具体功能统一管理文件的存储空间，实施存储空间的分配与回收实现文件的按名存取名字空间映射存储空间OperatingSystemPage232020/1/19概述实现文件信息的共享，并提供文件的保护和保密措施向用户提供一个方便使用的接口（提供对文件系统操作命令，以及提供对文件的操作命令：信息存取、加工等）系统维护及向用户提供有关信息文件系统的执行效率文件系统在操作系统接口中占的比例最大,用户使用操作系统的感觉在很大程度上取决于对文件系统的使用效果.提供与I/O的统一接口OperatingSystemPage242020/1/19概述文件系统的优点使用方便，灵活，用户按名存取安全可靠，保护系统和用户提供保密与共享UNIX文件系统特点分层“倒树”型文件系统每一用户可以是树的一个分支，分支独立，可以与别的“叶”重名“树根”是所有用户有用的工具性程序OperatingSystemPage252020/1/19概述文件系统必须解决的问题如何有效地分配文件存储器的存储空间提供合适的存取方法命名的冲突和文件的共享OperatingSystemPage262020/1/19概述理想文件系统的特征有效地分配文件存储器的存储空间文件结构和存取的灵活性和多样性具有对用户来说尽可能是透明的机制尽可能达到文件存储装置的独立性存储在文件中的信息的安全能方便的共享公用的文件有效地实现各种文件操作的命令OperatingSystemPage272020/1/19文件和文件系统概述文件分类文件系统模型文件操作OperatingSystemPage282020/1/19文件分类文件分类原因文件的分类是为了更好地管理和使用，要科学地分门别类，对不同的文件进行不同的管理。这样，不仅提高了文件的存取速度，对文件的共享和保护也有利一般系统级与用户级要进行不同的管理，例如，一个系统文件工作时要读入内存，放在内存的某一固定区，有较高的保护级别，一般用户不允许进入。而一般用户的用户文件是在另外管辖的可用区有空闲时才能被调入指定的内存用户区OperatingSystemPage292020/1/19文件分类按性质和用途分类系统文件由系统软件构成的文件，只允许用户通过系统调用或系统提供的专用命今来执行它们，不允许对其进行读写和修改主要有操作系统核心和各种系统应用程序或实用工具程序和数据组成例如：ibmbio.com,ibmdos.com,\comand.com,/unix库文件文件允许用户对其进行读取和执行，但不允许对其进行修改主要由各种标准子程序库组成例如：C语言、FORTRAN子程序库存放在子目录下*.LIB,/lib/,/usr/lib/用户文件是用户通过操作系统保存的用户文件，由文件的所有者或所有者授权的用户才能使用主要由用户的源程序源代码、可执行目标程序的文件和用户数据库数据等组成例如：*.c,*.for,*.f,*DBF,*.OBJOperatingSystemPage302020/1/19文件分类按操作保护分类只读文件：只允许文件主及被核准的用户去读文件，而不允许写文件。标记为：-r-----可读可写文件：允许文件主及被核准的用户去读和写文件。标记为：-rw----可执行文件：允许文件主及被核准的用户去调用执行该文件而不允许读和写文件，标记为：---x---各个操作系统的保护方法和级别有所不同DOS操作系统三种保护：系统、隐藏、可写UNIX或Linux操作系统有九个级别的保护OperatingSystemPage312020/1/19文件分类按使用情况分类临时文件：用于系统在工作过程中产生的中间文件，一般有暂存的目录，正常工作情况