张惠娟副教授Mszhj@163com.ppt
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1、1,张惠娟 副教授M,实用操作系统概念,2,内容框架,概述 体系结构 进程管理 内存管理 文件管理 外设管理,3,内容,Chp 13:Mass storage Structure Chp 11:File system,4,Module 11:File-System,File Concept Directory Structure Free-Space Management File Implementation Efficiency and Performance Protection Recovery,5,引言 文件定义 文件系统定义 File Attributes File Operati
2、ons File type File Structure Access Methods,File Concept,6,引言计算机应用程序都要:存储信息和检索信息 能够存储大量的信息 长期保存信息 可以共享信息,File Concept,7,解决方法文件 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、实现方法。,File Concept,8,文件系统 负责信息组织、存储和访问,提供高效、快速和方便的信息存储和访问功能。,File Concept,9,用户观点 文件系统如何呈现在其面前,如:一个 文件由什么组成、如何命
3、名,如何保护 文件、可进行何种操作等。操作系统观点 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,File Concept,10,文件定义是一组带标识的、在逻辑上有完整意义的信息项的序列。其中:标识是文件名 信息项是构成文件内容的基本单位 长度是单个字节或多个字节 文件内容由文件建立者和使用者解释,File Concept,11,文件的各信息项之间具有顺序关系,File Concept,12,文件系统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。,File Concept,13,
4、文件系统的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 存储空间实现文件信息的共享,并提供文件保护和保密措施,File Concept,14,向用户提供方便使用的接口 如提供对文件系统操作命令、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提供与I/O的统一接口,File Concept,15,File Attributes Information about files are kept in the directory structure,which is maintained on the disk.Nam
5、e only information kept in human-readable form.Type needed for systems that support different types.Location pointer to file location on device.,File Concept,16,Size current file size.Protection controls who can do reading,writing,executing.Time,date,and user identification data for protection,secur
6、ity,and usage monitoring.,File Concept,17,File Operationscreatewritereadreposition within file file seekdeletetruncate,File Concept,18,open(Fi)search the directory structure on disk for entry Fi,and move the content of entry to memory.close(Fi)move the content of entry Fi in memory to directory stru
7、cture on disk.,File Concept,19,File type分类目的 对不同文件进行管理,提高系统效率;提高用户界面友好性按信息保存期限分类 临时文件;永久文件;档案文件按文件保护方式分类 只读文件;读写文件;可执行文件,File Concept,20,按文件性质和用途分类系统文件用户文件库文件,File Concept,21,按文件的逻辑结构分类 流式文件;记录式文件按文件的物理结构分类 顺序(连续)文件;链接文件;索引文件,File Concept,22,File Concept,23,File Structure 逻辑结构 物理结构,File Concept,24,逻
8、辑结构 是从用户角度研究文件的组织形式无结构文件有结构文件,File Concept,25,File Concept,26,无结构文件:流式文件 构成文件的基本单位是字符,文件是有逻辑意义的、无结构的一串字符的集合。文件 一个无结构字节序列 好处 提供很大的灵活性,File Concept,27,有结构文件:记录文件 文件是由若干个记录组成,每个记录有一个键,可按键进行查找。文件 一个固定长度记录的序列,每条记录有其内部结构,File Concept,28,物理结构 从系统角度来看文件,从文件在物理介质上的存放方式来研究文件.连续(顺序)结构 链接结构 索引结构,File Concept,29
9、,连续结构(顺序)文件信息存放在若干连续的物理块中,File Concept,30,File Concept,31,优点简单 支持顺序存取和随机存取顺序存取速度快所需的磁盘寻道次数和寻道时间最少,File Concept,32,缺点 文件不能动态增长 预留空间:浪费 重新分配和移动 不利于文件插入和删除 外部碎片问题 存储压缩技术,File Concept,33,链接结构 文件信息存放在若干不连续的物理块中,各块之间通过指针连接,前一个物理块指向下一个物理块。,File Concept,34,File Concept,35,优点提高了磁盘空间利用率,不存在外部碎片问题有利于文件插入和删除有利于
10、文件动态扩充,File Concept,36,缺点存取速度慢,不适于随机存取可靠性问题,如指针出错更多的寻道次数和寻道时间链接指针占用一定的空间,File Concept,37,索引结构文件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 一个索引表就是磁盘块地址数组,其中第i个条目指向文件的第i块,File Concept,38,文件名 索引表地址,文件目录,Jeep 19,916 11025-1-1-1,19,39,优点保持了链接结构的优点,又解决了其缺点:即能顺序存取,又能随机存取满足了文件动态增长、插入删除要求能充分利用外存空
11、间,File Concept,40,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 如:内外存空间,存取时间,File Concept,41,索引表组织链接模式 一个盘块一个索引表,多个索引表链接起来多级索引 将一个大文件的所有索引表(二级索引)的地址放在另一个索引表(一级索引)中 综合模式 UNIX文件系统采用多级索引结构(综合模式)。,File Concept,42,综合模式每个文件索引表为13个索引项,每项2个字节。最前面10项直接登记存放文件信息的物理块号(直接寻址)如果文件大于10块,则利用第11项指向一个物理块,该块中最多可放256个文件物理块的块号(一次间接寻址)。对于更大
12、的文件还可利用第12和第13项作为二次和三次间接寻址 UNIX采用了三级索引结构后,文件最大可达16兆个物理块,File Concept,43,44,Access Methods 顺序存取方式 随机(直接)存取方式,File Concept,45,File Concept,46,基本概念目录结构文件访问方法目录结构改进,Directory Structure,47,基本概念文件控制块(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(文件属性)文件控制块是文件存在的标志,Directory Structure,48,文件控制块内容 Name TypeA
13、ddress Current lengthMaximum lengthDate last accessed(for archival)Date last updated(for dump)Owner ID(who pays)Protection information(discuss later),Directory Structure,49,文件目录 把所有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目录项 构成文件目录的项目(目录项就是FCB)目录文件 为实现对文件目录的管理,通常将文件目录以文件形式保存在外存,这个文件就叫目录文件。,Directory Structure,
14、50,目录结构目的一级目录二级目录树型目录(多级目录)其它方法,Directory Structure,51,目的 Efficiency locating a file quickly.Naming convenient to users.Two users can have same name for different files.The same file can have several different names.Grouping logical grouping of files by properties,(e.g.,all Pascal programs,all games



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