操作系统第七章文件管理课件.ppt
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- 操作系统 第七 文件 管理 课件
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1、计算机操作系统第七章第七章 文件管理文件管理本章内容n7.1 文件和文件系统文件和文件系统 n7.2 文件的逻辑结构文件的逻辑结构n7.3 文件目录文件目录n7.4 文件共享文件共享n7.5 文件保护文件保护7.1 文件和文件系统文件和文件系统 7.1.1 文件、记录和数据项文件、记录和数据项 1数据项数据项 最低级的数据组织形式,可把它分成以下两种类型:最低级的数据组织形式,可把它分成以下两种类型:(1)基本数据项。基本数据项。用于描述一个对象的某种属性的字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符集。是数据组织中可以命名的最小最小逻辑数据单位,逻辑数据单位,即原子数据,又
2、称为数据元素或字段。即原子数据,又称为数据元素或字段。(2)组合数据项。组合数据项。它是由若干个基本数据项组成的,它是由若干个基本数据项组成的,简称组项简称组项。根据属性的不同,需要用不同的数据类型。根据属性的不同,需要用不同的数据类型来描述。来描述。记录是一组相关数据项的集合,用于描述一个对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。象在某方面的属性。n例如,一个学生使用学号、姓名、年龄及所在系例如,一个学生使用学号、姓名、年龄及所在系班班。是惟一能标识一个记录的数据项。如:学是惟一能标识一个记录的数据项。如:学号。号。3文件文件 文件是具有文件名的一组相关元素的集合。:有结
3、构的文件中,文件由若干个相关记录组成;无结构文件则被看成是一个字符流。n 文件在文件系统中是一个最大的数据单位;n文件必须有文件名,通常由一串ASCII码或汉字构成。n文件文件 的属性可以包括:的属性可以包括:(1)文件类型。文件类型。如源文件、目标文件如源文件、目标文件 等等(2)文件长度文件长度。单位可以是块,字或字节。单位可以是块,字或字节。(3)文件的)文件的物理位置。物理位置。指示文件在哪一个设备指示文件在哪一个设备上以及在该设备的哪个位置的指针。上以及在该设备的哪个位置的指针。(4)文件的)文件的建立时间建立时间。这是指文件最后一次的。这是指文件最后一次的修改时间等。修改时间等。3
4、文件文件7-1为了便于管理和控制文件而将文件分成若干种类为了便于管理和控制文件而将文件分成若干种类型。常用的几种文件分类方法:型。常用的几种文件分类方法:1)按用途分三类:系统,用户,库文件。)按用途分三类:系统,用户,库文件。2)按文件中数据的形式:源,目标以及可执行文)按文件中数据的形式:源,目标以及可执行文件。件。3)按存取控制属性:只执行,只读,读写。)按存取控制属性:只执行,只读,读写。7-2n1)对象及其属性)对象及其属性 对象有:文件,目录,磁盘存储空间。对象有:文件,目录,磁盘存储空间。n2)对对象操纵和管理的软件集合)对对象操纵和管理的软件集合 核心部分,包括:文件存储空间的
5、管理,文件核心部分,包括:文件存储空间的管理,文件目录的管理,逻辑地址与物理地址转换机制,文目录的管理,逻辑地址与物理地址转换机制,文件读写管理,文件共享与保护等。件读写管理,文件共享与保护等。n3)文件系统的接口)文件系统的接口 向用户提供两种接口:命令(终端键入命令)向用户提供两种接口:命令(终端键入命令)和程序(系统调用)。和程序(系统调用)。:创建文件(分配外存,建立目录项)、删除文件(置空目录项)、读文件、写文件、截断文件(原有文件长度置0)和设置文件的读写位置(改变始终从始端开始读/写操作)。:“打开打开”(open),是指系统将指名文件的属,是指系统将指名文件的属性(包括该文件在
6、外存上的物理位置)从外存拷性(包括该文件在外存上的物理位置)从外存拷贝到内存打开文件表的一个表目中,并将该表目贝到内存打开文件表的一个表目中,并将该表目的编号(或称为索引)返回给用户。的编号(或称为索引)返回给用户。“关闭关闭”(close)系统调用来关闭此文件,)系统调用来关闭此文件,OS将会把该文件从打开文件表中的表目上删除掉。将会把该文件从打开文件表中的表目上删除掉。对文件属性的操作,改变文件名、改变文件对文件属性的操作,改变文件名、改变文件的拥有者,查询文件的状态等的拥有者,查询文件的状态等本章内容n7.1 文件和文件系统文件和文件系统 n7.2 文件的逻辑结构文件的逻辑结构n7.3
7、文件目录文件目录n7.4 文件共享文件共享n7.5 文件保护文件保护 n文件是由一系列的记录组成的。文件是由一系列的记录组成的。n对于任何一个文件,都存在着以下两种形式的结对于任何一个文件,都存在着以下两种形式的结构:构:(1)文件的逻辑结构)文件的逻辑结构 从用户观点出发所观察到的文件组织形式从用户观点出发所观察到的文件组织形式。(2)文件的物理结构)文件的物理结构 指文件在外存上的存储组织形式指文件在外存上的存储组织形式。:是指由一个以上的记录构成是指由一个以上的记录构成的文件,故又把它称为记录式文件;的文件,故又把它称为记录式文件;n记录的长度可分为记录的长度可分为定长定长和和不定长不定
8、长两类两类。n 可采用多种方式组织记录,形成不同的文件:可采用多种方式组织记录,形成不同的文件:是由一系列记录按某种顺序排列所形是由一系列记录按某种顺序排列所形成的文件。成的文件。:当记录为可变长度时,通常为之建立当记录为可变长度时,通常为之建立一张索引表。一张索引表。:它为文件建立一张索引表,为每它为文件建立一张索引表,为每一组记录中的第一个记录设置一个表项。一组记录中的第一个记录设置一个表项。(2)是指由字符流构成的文件,是指由字符流构成的文件,故又称为流式文件。故又称为流式文件。n 无结构的文件形式,即流式文件,其长度以字节无结构的文件形式,即流式文件,其长度以字节为单位为单位n在在UN
9、IX系统中,所有的文件都被看作是流式文件系统中,所有的文件都被看作是流式文件 1逻辑记录的排序逻辑记录的排序 n文件中的记录排列可归纳为以下两种情况:文件中的记录排列可归纳为以下两种情况:串结构,各记录之间的顺序与关键字无关。通常串结构,各记录之间的顺序与关键字无关。通常的办法是由时间来决定,即按存入时间的先后排的办法是由时间来决定,即按存入时间的先后排列列 顺序结构,指文件中的所有记录按关键字排列。顺序结构,指文件中的所有记录按关键字排列。:优点优点:(1)对顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高的.(2)只有顺序文件才能存储在磁带上,并能有效地工作。缺点缺点:(1)在交互应用的场合,如果用
10、户(程序)要求查找或修改单个记录,为此系统便要去逐个地查找诸记录。(2)如果想增加或删除一个记录,都比较困难。1)定长记录的顺序文件定长记录的顺序文件 如果已知当前记录的逻辑地址,便很容易确定下一个记录的逻辑地址。在读一个文件时,可设置一个读指针Rptr。令它指向下一个记录的首地址,每当读完一个记录时,便执行:Rptr:=Rptr十L (L为记录长度)2)变长记录的顺序文件)变长记录的顺序文件 在每次读或写完一个记在每次读或写完一个记录后,须将读或写指针加上录后,须将读或写指针加上LiWptr:=Wptr十十Li(Li 是刚读或刚写完的记录的长度)n对于定长记录,可方便地实现直接存取。对于变长
11、对于定长记录,可方便地实现直接存取。对于变长记录就较难实现直接存取,为了解决这一问题,为记录就较难实现直接存取,为了解决这一问题,为变长记录文件建立一张索引表,索引表是按键排序变长记录文件建立一张索引表,索引表是按键排序的,可以方便地实现直接存取。的,可以方便地实现直接存取。:将顺序文件中的所有记录分为若将顺序文件中的所有记录分为若干个组干个组,为顺序文件建立一张索引表,在索引表为顺序文件建立一张索引表,在索引表中为每组中的第一个记录建立一个索引项,其中中为每组中的第一个记录建立一个索引项,其中含有该记录的键值和指向该记录的指针。含有该记录的键值和指向该记录的指针。n索引顺序文件索引顺序文件n
12、文件检索文件检索n在对索引顺序文件进行检索时,首先也是利在对索引顺序文件进行检索时,首先也是利用用户用用户(程序程序)所提供的所提供的关键字关键字以及某种查找以及某种查找算法去检索索引表,算法去检索索引表,找到该记录所在找到该记录所在记录组中记录组中第一个记录第一个记录的表项的表项,从中得,从中得到该记录组第一个记录在主文件中的位置;到该记录组第一个记录在主文件中的位置;n然后,再利用然后,再利用顺序查找法顺序查找法去查找主文件,从去查找主文件,从中找到所要求的记录。中找到所要求的记录。n文件检索效率文件检索效率n如果在一个顺序文件中所含有的记录数为如果在一个顺序文件中所含有的记录数为N,则,
13、则为检索到具有指定关键字的记录,平均须查找为检索到具有指定关键字的记录,平均须查找N/2 个记录;个记录;n但对于索引顺序文件,则为能检索到具有指定关但对于索引顺序文件,则为能检索到具有指定关键字的记录,平均只要查找个键字的记录,平均只要查找个 记录数。记录数。n例如,有一个顺序文件含有例如,有一个顺序文件含有10 000 个记录,平个记录,平均须查找的记录数为均须查找的记录数为5000 个。但对于索引顺序个。但对于索引顺序文件,则平均只须查找文件,则平均只须查找100个记录。可见,它的个记录。可见,它的检索效率是顺序文件的检索效率是顺序文件的50 倍倍.N n对于直接文件,可根据给定的记录键
14、值,直对于直接文件,可根据给定的记录键值,直接获得指定记录的物理地址。换言之,记录接获得指定记录的物理地址。换言之,记录键值本身就决定了记录的物理地址。键值本身就决定了记录的物理地址。n这种由记录这种由记录 键值到记录物理地址的转换被称键值到记录物理地址的转换被称为为n利用利用Hash函数,可将记录函数,可将记录键值转换为相应记录的地址。键值转换为相应记录的地址。n为了能实现文件存储空间的为了能实现文件存储空间的动态分配,通常由动态分配,通常由Hash函函数所求得的并非是相应记录数所求得的并非是相应记录的地址,而是指向一目录表的地址,而是指向一目录表相应表目的指针,该表目的相应表目的指针,该表
15、目的内容指向相应记录所在的物内容指向相应记录所在的物理块。理块。本章内容n7.1 文件和文件系统文件和文件系统 n7.2 文件的逻辑结构文件的逻辑结构n7.3 文件目录文件目录n7.4 文件共享文件共享n7.5 文件保护文件保护7.3 文件目录文件目录 n对目录管理的要求如下对目录管理的要求如下:(1)实现)实现“按名存取按名存取”。(2)提高对目录的检索速度。)提高对目录的检索速度。(3)文件共享。)文件共享。(4)允许文件重名。)允许文件重名。n为了能对一个文件进行正确的存取,必须为文件为了能对一个文件进行正确的存取,必须为文件设置用于描述和控制文件的数据结构,称之为设置用于描述和控制文件
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