《文件管理》PPT课件.ppt

第十一章文件管理,本章基本内容与要求,基本内容基本概念与术语文件的结构文件目录文件存储空间的管理文件的共享文件的存取控制要求掌握基本概念与术语掌握文件的结构、文件目录、文件存储空间的管理了解文件的共享、文件的存取控制,第一节 基本概念与术语,1.文件与文件系统的概念文件:是具有标识符（文件名）的一组相关信息的集合。文件体:即文件本身的信息文件属性:即文件存储和管理信息，如文件名、文件内部标识、文件存储地址、访问权限和访问时间等。文件系统:负责管理外存上的文件，并把对文件的存取、共享和保护手段提供给OS和用户,组成:管理文件所需的数据结构（如文件控制块，存储分配表等）相应的管理软件访问文件的一组操作,第一节基本概念与术语,2.文件分类,第一节基本概念与术语,3.文件存取控制方法与存储设备常用的存取方法顺序存取法随机存取法(直接存取法)按键存取法。常用存储设备:磁盘、光盘、磁带等。,第二节 文件的结构,文件的逻辑结构文件的物理结构,文件逻辑结构,文件逻辑结构:从用户角度看到的文件面貌。有两种形式：无结构文件（流式文件）组成流式文件的基本信息单位是字节或字，其长度是文件中所含字节的数目，如源程序，库函数，word文件，图片文件等。有结构文件（记录式文件）：由若干个相关的记录构成的文件，每个单位为一个逻辑记录。每个记录可以独立存取。等长记录变长记录,文件管理,文件物理结构（存储结构）：逻辑文件在外存储器上的存放形式，是从系统的角度来看文件连续分配链接分配索引分配,文件物理结构,连续分配,把一个在逻辑上连续的文件信息依次存放到物理块中。,记录1,记录2,记录3,记录4,记录n,记录1,记录2,记录n,L1,L2,L2,Ln,定长,变长,文件物理结构,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,文件名 始址 块数,count 0 2,文件目录,count,f,tr,mail,list,tr 14 3,mail 19 6,list 28 4,f 6 2,链接,优点:简单、存取速度快、支持顺序存取和随机存取缺点：文件不能动态增长；不利于文件插入和删除；会产生外部碎片问题,链接分配,将文件存储在离散的盘块中，离散的盘块之间通过指针链接。将同属于一个文件的多个离散的盘块链接成一个链表,第1个记录物理段号2,文件目录,物理块号 2 3 8,文件物理结构,文件名 始址 末址,jeep 9 25,文件目录,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,1,10,16,-1,25,索引,优点:提高了磁盘空间利用率、有利于文件插入和删除、有利于文件动态扩充。缺点：存取速度慢，不适于随机存取、更多的寻道次数和寻道时间、链接指针占用一定的空间。,索引分配,一个文件的信息存放在若干不连续物理块中，系统为每个文件建立一个专用数据结构-索引表，并将这些块的块号存放在一个索引表中。,文件物理结构,物理块号 2 3 8,记录2,3,记录4,5,记录0,1,索引表地址,文件目录,3,5,3,4,8,3,8,2,2,1,2,0,块号,逻辑号,索引表,文件目录,优点:既能顺序存取,又能随机存取、满足了文件动态增长、插入删除的要求。缺点:较多的寻道次数和寻道时间、索引表本身带来了系统开销。,2.2 链接分配,显式链接文件目录和FAT表,第三节 文件目录,文件控制块(FCB)文件的目录结构,1.文件控制块(FCB),1.文件控制块（FCB）：文件控制块是操作系统为管理文件而设置的数据结构，存放了为管理文件所需的所有有关信息。是文件存在的标志。其内容有：有关文件存取控制信息：例如用户名、文件名、文件类型、文件属性（可读写、只读、只执行等）有关文件结构的信息：例如文件的逻辑结构、物理结构、记录个数和在存储介质上的位置等。有关文件管理的信息：例如文件建立的日期、修改日期、口令、保留期限等。2.文件目录：把所有的FCB组织在一起，就构成了文件目录，即文件控制块的有序集合3.目录项：构成文件目录的项目（目录项就是FCB）4.目录文件：为了实现对文件目录的管理，通常将文件目录以文件的形式保存在外存，这个文件就叫目录文件,2.文件的目录结构,文件的目录结构关系到文件系统的存取速度、文件的共享性、文件的安全性。文件目录可分为单级目录二级目录多级目录。,2.文件的目录结构,1.单级目录结构 为所有文件建立一个目录文件(组成一线性表)优点:简单，易实现缺点:限制了用户对文件的命名 文件平均检索时间长,二级目录,2.二级目录结构 目录分为两级：一级称为主文件目录，给出用户名，用户子目录所在的物理位置；二级称为用户文件目录（又称用户子目录），给出该用户所有文件的FCB。优点：部分解决了文件的重名问题、查找时间降低缺点：增加了系统空间开销,2.文件的目录结构,3.多级目录结构 允许用户在自己的文件中再建立子目录。从根目录到文件之间所有各级子目录名和该文件名的顺序组合称为文件的“路径名”优点：层次结构清晰，便于管理和保护；有利于文件分类；解决重名问题；提高文件检索速度；能进行存取权限的控制。缺点：增加了系统空间开销,多级目录,2.文件的目录结构,2.文件的目录结构,3多级目录（树型目录）路径名：从树的根(即主目录)开始，把全部目录文件名与数据文件名，依次地用“”连接起来，即构成该数据文件的路径名(path name)。相对路径：把从当前目录开始直到数据文件为止所构成的路径名，称为相对路径名(relative path name)绝对路径：把从树根开始的路径名称为绝对路径名(absolute path name)。,第四节文件存储空间管理,空闲表法空闲链表法成组链接法,1.空闲表法,为所有空闲区（含多个空闲盘块）建立一张空闲表，每个空闲区对应一个空闲表项，包括表项序号、空闲区第一个盘块号、空闲区长度（块数）,适用于连续结构文件,2.空闲链表法,把空闲盘块或空闲盘区用链表方式组织在一起，该方法可分为空闲盘块链表法和空闲盘区链法。空闲盘块链法 以盘块为单位拉成一条链。当空闲盘区链法 以盘区（每个盘区包含若干个盘块）为单位拉成一条链。,3.成组链接法,把空白块分组，再通过指针把组与组之间连接起来。,例：设磁盘共512块，每块512字节，块号0511。约定每50块为一组（但由于系统占用，第一组不是50块，而是43块，块号8 50）。每组的总块数和块号记录在前一组的最后一块中，第一组的信息放在内存中。,初始空白块链,S-free0:1:42:49:,卷资源表,50#块,50#块,49#块,8#块,100#块,99#块,51#块,450#块,449#块,401#块,499#块,451#块,内存,外存,第一组,第二组,分配空白块链,S-free0:1:42:48:,卷资源表,50#块,要求分配 s-free=s-free-1=43-1=42分配出8#块.直到:s-free=0 这一组已分完,8#块,s-free=0 将0号单元中的块号(50#)内容调入主存,再将50#分配出去,S-free0:1:49:,卷资源表,回收空白块链,s-free0:1:49:,卷资源表,48#块,s-free=50栈满,48#块要求回收,48#块,成组链接法特点,空白块号登记不占用额外空间，只借用每组的最后一个空白。当前可分配的物理块号存放在卷资源表中，因此绝大部分的分配和回收工作是在主存中进行，可节省时间,第五节文件的共享,文件共享：是指一个文件可以让指定的某些用户共同使用。包括不允许同时使用的共享文件和允许同时使用的共享文件。一般不允许同时读和写或同时写文件。共享方法通过文件路径实现共享（如库文件等）通过联接实现共享,第六节文件的存取控制,指用户对文件的访问权，方法：存取控制矩阵按用户分类的存取控制权限文件主同组用户一般用户口令：用户为自身文件设置口令,文件主 同组用户 一般用户,执行写读,执行写读,执行写读,1 0 0 1 11 1 0 1 00 0 0 1 0,123,1 2 3 4 5,用户,文件,作业,P174 29,课堂练习（判断题）,1）缓冲技术是借用内存的一部分区域作为缓冲区。（T）2）操作系统中的一个重要概念是进程，不同进程所执行的程序代码不同。（F）可能相同，如同时开两个QQ,课堂练习（填空题）,1.操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它管理和控制计算机系统中的_ 软硬件资源_。2.信号量S的初始值为8，在S上调用了10次P操作和6次V操作后，S的值为_4（8-10+6）_。3.在分页系统中，设每页1024字节，某时刻系统给用户程序第0、1、2、3页分配的物理块号依次为6、11、3、17，则用户程序中逻辑地址2906经变换后得到的物理地址为，该地址所在的物理块号为。4.一些进程相互合作共同完成一项任务，进程之间的这种直接的协同工作关系称为_同步_，多个进程使用临界资源时的制约关系称为_互斥_。,课堂练习（填空题）,5产生死锁的原因为：_系统资源不足_、_进程运行推进的顺序不合适_。6把_逻辑_地址转换成_物理_地址的工作称为地址重定位。7现代操作系统的的特性是_并发性_、_共享性_、不确定性和_虚拟性_。8一个作业从进入系统到处理结束，一般要经过提交、_收容_、执行_、完成四种基本状态。9.分区管理中的最佳适应算法的空白区按_最小空闲块_排列。10.通道是_。,课堂练习（选择题）,1.在存储管理系统中，采用覆盖和交换技术的目的是_。A、实现主存共享 B、物理上扩充主存容量C、提高CPU效率 D、节省主存空间2.批处理系统的主要缺点是_。A、CPU利用率低 B、缺少交互性 C、不能并发执行 D、以上都不是3.进程被阻塞以后，代表进程在阻塞队列的是它的_。A、JCB B、FCB C、PCB D、FIFO,课堂练习（选择题）,4.分页存储管理中,主存的分配是_。A、以块为单位进行 B、以作业的大小分配（分区管理）C、以物理段进行分配（分段管理）D、以逻辑记录大小进行分配5.死锁定理是用于处理死锁的哪一种方法_。A、预防死锁 B、避免死锁 C、解除死锁 D、检测死锁6.操作系统中的SPOOLING技术，实质是将 转化为共享设备的技术。A、虚拟设备 B、独占设备 C、脱机设备 D、块设备,课堂练习（选择题）,7.下列的进程状态变化中，_变化是不可能发生的。A、运行就绪 B、运行阻塞 C、阻塞运行 D、阻塞就绪8用V操作唤醒一个等待进程时，被唤醒的进程的状态变为_。A、等待 B、就绪 C、运行 D、完成9虚拟存储器的最大容量_。A、为内外存容量之和 B、由计算机的地址结构决定C、是任意的 D、由作业的地址空间决定,课堂练习（选择题）,10设计实时操作系统时，首先考虑系统的_。A、可靠性和灵活性 B、实时性和可靠性 C、灵活性和可靠性 D、交互性和高效性11在动态分页存储管理中，若采用先进先出页面淘汰算法，则当分配的页面数增加时，缺页中断的次数_。A、减少 B、增加 C、无影响 D、可能增加也可能减少12在操作系统中，_指的是一种硬件机制。A、通道技术 B、缓冲池（内存）C、SPOOLING技术（纯软件）D、内存覆盖技术13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,课堂练习（应用题）,1.请画出进程的三种基本状态转换图，并注明状态转换的原因。,课堂练习（应用题）,2.设正在处理器上执行的一个进程的页表如表所示，表中的虚页号和物理块号是十进制数，起始页号（块号）均为0。所有的地址均是存储器字节地址。页的大小为1024字节。简述在分页存储管理系统中，一个虚地址转换成物理内存地址的过程。下列虚地址对应于什么物理地址：5499，2221。,