《操作系统原理与实践》课件第6章文件管理.ppt

1、第第6章章 文件管理文件管理 6.1 文件与文件系统文件与文件系统 6.2 文件的逻辑结构文件的逻辑结构 6.3 文件的物理结构文件的物理结构 6.4 文件目录文件目录6.5 文件和目录的操作文件和目录的操作6.6 文件系统的实现文件系统的实现6.7 文件的共享与保护文件的共享与保护6.8 文件的完整性文件的完整性 6.9 外存空间的管理外存空间的管理 6.10 磁盘组织与管理磁盘组织与管理开 始本章学习目标本章学习目标n文件、文件控制块、文件系统、文件目录、目录项、文件、文件控制块、文件系统、文件目录、目录项、索引节点、文件共享等基本概念及文件的分类索引节点、文件共享等基本概念及文件的分类n

2、文件的两种逻辑结构及两种存取方法文件的两种逻辑结构及两种存取方法n文件的三种物理结构：连续结构、链接结构及索引文件的三种物理结构：连续结构、链接结构及索引结构结构n四种目录结构：单级、两级、多级和非循环图形目四种目录结构：单级、两级、多级和非循环图形目录结构录结构n文件的共享方法和语义及文件保护文件的共享方法和语义及文件保护n外存空间的管理方法外存空间的管理方法n磁盘的组织和管理磁盘的组织和管理返回本章首页6.1 文件与文件系统文件与文件系统 6.1.1 文件与文件系统的概念文件与文件系统的概念 6.1.2 文件的分类、属性及文件系统文件的分类、属性及文件系统的功能的功能 返回本章首页6.1.

3、1 文件与文件系统的概念文件与文件系统的概念 1文件的定义文件的定义文件是具有标识符（文件名）的一组相关信息的文件是具有标识符（文件名）的一组相关信息的集合。标识符是用来标识文件的。不同的系统对集合。标识符是用来标识文件的。不同的系统对标识符的规定有所不同。文件的确切定义有两种标识符的规定有所不同。文件的确切定义有两种说法：说法：（1）文件是具有标识符的相关字符流的集合。）文件是具有标识符的相关字符流的集合。（2）文件是具有标识符的相关记录的集合。）文件是具有标识符的相关记录的集合。下一页2文件系统的定义文件系统的定义文件系统是操作系统中负责存取和管理文件信息文件系统是操作系统中负责存取和管理

4、文件信息的机构。它由管理文件所需的数据结构（如文件的机构。它由管理文件所需的数据结构（如文件控制块，存储分配表等）和相应的管理软件以及控制块，存储分配表等）和相应的管理软件以及访问文件的一组操作组成。访问文件的一组操作组成。返回本节6.1.2 文件的分类、属性及文件系统的功能文件的分类、属性及文件系统的功能 1文件的分类文件的分类 2文件的属性文件的属性 3文件系统的功能文件系统的功能 下一页1文件的分类文件的分类 按文件的用途分类可分为以下三类。按文件的用途分类可分为以下三类。（1）系统）系统文件。文件。（2）用户文件）用户文件（3）库文件。）库文件。按文件中的数据形式分类按文件中的数据形式

5、分类（1）源文件。）源文件。（2）目标文件。）目标文件。（3）可执行文）可执行文件。件。下一页l l按操作保护分类按操作保护分类（1）只读文件。）只读文件。（2）读写文件。）读写文件。（3）执行文件）执行文件按文件的性质分类按文件的性质分类（1）普通文件。）普通文件。（2）目录文件。）目录文件。（3）特殊文件。）特殊文件。下一页2文件的属性文件的属性（1）文件类型。）文件类型。（2）文件长度。）文件长度。（3）文件的位置。）文件的位置。（4）文件的存取控制。）文件的存取控制。（5）文件的建立时间。）文件的建立时间。下一页3文件系统的功能文件系统的功能（1）用户可执行创建、修改、删除读写文件的命

6、令。）用户可执行创建、修改、删除读写文件的命令。（2）用户能以合适的方式构造他的文件。）用户能以合适的方式构造他的文件。（3）用户能在系统的控制下，共享其他用户的文件。）用户能在系统的控制下，共享其他用户的文件。（4）允许用户用符号名访问文件。）允许用户用符号名访问文件。（5）系统应有转存和恢复文件的能力，以防止意外事故）系统应有转存和恢复文件的能力，以防止意外事故的发生。的发生。（6）系统应提供可靠保护及保密措施。）系统应提供可靠保护及保密措施。返回本节6.2 文件的逻辑结构文件的逻辑结构 6.2.1 逻辑结构逻辑结构 6.2.2 存取方法存取方法 返回本章首页6.2.1 逻辑结构逻辑结构

7、1有结构的文件有结构的文件 有结构的文件是指由若干个相关的记录构成的文有结构的文件是指由若干个相关的记录构成的文件，又称记录式文件。件，又称记录式文件。2无结构文件无结构文件无结构文件又称流式文件，组成流式文件的基本无结构文件又称流式文件，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信息单位是字节或字，其长度是文件中所含字节的数目，如大量的源程序，库函数等采用的就是的数目，如大量的源程序，库函数等采用的就是流式结构。流式结构。返回本节6.2.2 存取方法存取方法（1）顺序存取。顺序存取是最简单的方法。它）顺序存取。顺序存取是最简单的方法。它严格按照文件信息单位排列的顺序依次存取

8、，后严格按照文件信息单位排列的顺序依次存取，后一次存取总是在前一次存取的基础上进行，所以一次存取总是在前一次存取的基础上进行，所以不必给出具体的存取位置。不必给出具体的存取位置。（2）随机存取。随机存取又称直接存取，在存）随机存取。随机存取又称直接存取，在存取时必须先确定进行存取时的起始位置（如记录取时必须先确定进行存取时的起始位置（如记录号、字符序号等）。号、字符序号等）。返回本节6.3 文件的物理结构文件的物理结构 6.3.1 连续结构连续结构 6.3.2 链接结构链接结构 6.3.3 索引结构索引结构 返回本章首页6.3.1 连续结构连续结构 图图6.1 文件的连续结构文件的连续结构返回

9、本节6.3.2 链接结构链接结构 图图6.2 文件的链接结构文件的链接结构返回本节6.3.3 索引结构索引结构 图图6.3 文件的索引结构文件的索引结构下一页图图6.4 文件的多重索引结构文件的多重索引结构返回本节6.4 文件目录文件目录 6.4.1 文件控制块和索引节点文件控制块和索引节点6.4.2 单级目录结构单级目录结构6.4.3 二级目录结构二级目录结构6.4.4 多级目录结构多级目录结构6.4.5 非循环图形目录结构非循环图形目录结构返回本章首页一般来说文件目录应具有以下几个功能：一般来说文件目录应具有以下几个功能：1）实现）实现“按名存取按名存取”。用户可以只需提供文件名，就对文件

10、进行操。用户可以只需提供文件名，就对文件进行操作。这是文件目录管理的最基本的功能，也是文件系统向用户提供作。这是文件目录管理的最基本的功能，也是文件系统向用户提供的最基本的服务。的最基本的服务。2）提高对目录的检索速度。在设计文件系统时，要合理的设计目录）提高对目录的检索速度。在设计文件系统时，要合理的设计目录结构，提高目录检索速度，从而加快文件的存取速度。对于大型文结构，提高目录检索速度，从而加快文件的存取速度。对于大型文件系统来说，只是一个很重要的设计目标。件系统来说，只是一个很重要的设计目标。3）允许文件重名。为了方便多个用户对于不同文件取相同文件名，）允许文件重名。为了方便多个用户对于

11、不同文件取相同文件名，文件系统应允许不同文件使用相同名称。可通过不同工作目录解决。文件系统应允许不同文件使用相同名称。可通过不同工作目录解决。4）允许文件共享。在多用户系统中，应允许多个用户共享一个文件，）允许文件共享。在多用户系统中，应允许多个用户共享一个文件，这样可以节省存储空间，也可方便用户共享资源。这样可以节省存储空间，也可方便用户共享资源。6.4.1 文件控制块和索引节点文件控制块和索引节点 1、文件控制块、文件控制块 2、索引节点、索引节点1、文件控制块、文件控制块为了能对一个文件进行正确的操作，必须为文件为了能对一个文件进行正确的操作，必须为文件设置用于描述和控制文件的数据结构，

12、称之为文设置用于描述和控制文件的数据结构，称之为文件控制块（件控制块（FBC，File Control Block），文件和），文件和文件控制块是一一对应的，而文件控制块的有序文件控制块是一一对应的，而文件控制块的有序集合称之为文件目录。集合称之为文件目录。一般情形下文件控制块包括以下信息：一般情形下文件控制块包括以下信息：1）文件名。文件的标识符。）文件名。文件的标识符。2）用户名。标识文件的生产者）用户名。标识文件的生产者-用户。用户。3）文件的逻辑结构。对流式文件需说明文件的长度，对记）文件的逻辑结构。对流式文件需说明文件的长度，对记录文件需说明记录是否定长、记录长度及个数等。录文件需说

13、明记录是否定长、记录长度及个数等。4）文件在辅存上的物理位置。对连续结构和链接结构的文）文件在辅存上的物理位置。对连续结构和链接结构的文件登记文件的起始物理块号和指向第一物理块的指针，对件登记文件的起始物理块号和指向第一物理块的指针，对索引结构的文件登记文件的索引表地址。索引结构的文件登记文件的索引表地址。5）文件建立修改日期及时间。登记文件建立或修改日期、）文件建立修改日期及时间。登记文件建立或修改日期、时间。时间。6）文件的类型。指明文件的类型。）文件的类型。指明文件的类型。7）存取控制信息。指明用户对文件的存取权限。）存取控制信息。指明用户对文件的存取权限。2、索引节点、索引节点1）导入

14、索引节点）导入索引节点 2）磁盘索引节点）磁盘索引节点 3）内存索引节点）内存索引节点 1）导入索引节点）导入索引节点在文件系统中，目录文件通常存放在磁盘上，当有大量在文件系统中，目录文件通常存放在磁盘上，当有大量文件时，文件目录将占用大量的磁盘空间（也就是大量文件时，文件目录将占用大量的磁盘空间（也就是大量的磁盘块）。如果要查找一个文件，首先查找目录文件。的磁盘块）。如果要查找一个文件，首先查找目录文件。查找目录文件的过程是：首先将存放目录的第一个磁盘查找目录文件的过程是：首先将存放目录的第一个磁盘块调入内存，然后用要查找的文件名与目录项中的文件块调入内存，然后用要查找的文件名与目录项中的文

15、件名进行逐一比较，若没有找到指定文件，则将下一个存名进行逐一比较，若没有找到指定文件，则将下一个存放目录的磁盘块调入内存查找，如此循环，直至找到指放目录的磁盘块调入内存查找，如此循环，直至找到指定文件或查询所有目录文件后结束。定文件或查询所有目录文件后结束。在检索目录文件时，只用到了文件名，而其它信在检索目录文件时，只用到了文件名，而其它信息并没有利用到。只有当指定文件名与目录项中息并没有利用到。只有当指定文件名与目录项中的文件名相匹配的时，才需要从目录项中读取文的文件名相匹配的时，才需要从目录项中读取文件的物理位置等相关信息。因此在检索目录项时，件的物理位置等相关信息。因此在检索目录项时，并

16、不需要把目录整个都调入内存。解决方案是，并不需要把目录整个都调入内存。解决方案是，将文件名和文件描述信息分开，将文件描述信息将文件名和文件描述信息分开，将文件描述信息单独形成一个称为索引节点的数据结构，简称单独形成一个称为索引节点的数据结构，简称i节点。文件目录中的每个目录项，仅由文件名和节点。文件目录中的每个目录项，仅由文件名和指向该文件所对应的指向该文件所对应的i节点的指针构成。节点的指针构成。2）磁盘索引节点。指存放在磁盘上的索引节点。）磁盘索引节点。指存放在磁盘上的索引节点。每个文件都有惟一的一个磁盘索引节点，它主要每个文件都有惟一的一个磁盘索引节点，它主要包括以下内容：包括以下内容：

17、n文件类型文件类型n文件主标示符文件主标示符n文件存取权限文件存取权限n文件物理地址文件物理地址n文件大小文件大小n文件连接计数文件连接计数3）内存索引节点。是指存放在内存的索引节点。）内存索引节点。是指存放在内存的索引节点。当文件被打开时，要将磁盘索引节点复制到内存当文件被打开时，要将磁盘索引节点复制到内存索引节点中，以便以后使用。索引节点中，以便以后使用。内存索引节点包括以下内容：内存索引节点包括以下内容：n索引节点编号索引节点编号n索引节点状态索引节点状态n连接指针连接指针n访问计数访问计数n逻辑设备名逻辑设备名返回本节6.4.2 单级目录结构单级目录结构文件名文件名文件的物理文件的物理

18、位置位置日期日期时间时间其他信其他信息息C bsc Wps 图图6.8 单级目录结构单级目录结构返回本节6.4.3 二级目录结构二级目录结构 图图6.9 二级目录结构二级目录结构返回本节6.4.4 多级目录结构多级目录结构 图图6.7 多级目录结构多级目录结构返回本节1.多级目录结构 2.路径名路径名 在多级目录结构中，从根目录到末端的数据文件之间只有一条在多级目录结构中，从根目录到末端的数据文件之间只有一条唯一的路径。我们就可以用路径名惟一的表示一个文件。路径名有唯一的路径。我们就可以用路径名惟一的表示一个文件。路径名有绝对路径名和相对路径名两种表达形式。绝对路径名和相对路径名两种表达形式。

19、绝对路径名，又称为全路径名，是指从根目录到达所要查找文绝对路径名，又称为全路径名，是指从根目录到达所要查找文件的路径名。件的路径名。相对路径名。在多级目录结构中，如果每次都从根目录开始检相对路径名。在多级目录结构中，如果每次都从根目录开始检索，会耗费大量的查找时间。为解决此问题，系统引入了当前目录索，会耗费大量的查找时间。为解决此问题，系统引入了当前目录（又称为工作目录）。用户在一定时间内，可指定某一级的一个目（又称为工作目录）。用户在一定时间内，可指定某一级的一个目录作为当前目录（或称工作目录、值班目录），而后用户想访问某录作为当前目录（或称工作目录、值班目录），而后用户想访问某一文件时，便

20、不用给出文件的整个路径名，也不用从根目录开始查一文件时，便不用给出文件的整个路径名，也不用从根目录开始查找，只需给出从当前目录到查找的文件间的路径名即可，从而减少找，只需给出从当前目录到查找的文件间的路径名即可，从而减少查找路径。查找路径。6.4.5 非循环图形目录结构非循环图形目录结构 多级目录结构的自然推广就是非循环图目录机构，如图多级目录结构的自然推广就是非循环图目录机构，如图6.8所示。它所示。它允许一个文件或目录存在于多个父目录中，但并不构成环路。允许一个文件或目录存在于多个父目录中，但并不构成环路。返回本节6.5 文件和目录的操作文件和目录的操作 1对目录的操作对目录的操作（1）创

21、建目录。）创建目录。（2）删除目录。）删除目录。（3）文件检索。）文件检索。（4）打开和关闭目录。）打开和关闭目录。返回本章首页2对文件的操作对文件的操作（1）创建文件。）创建文件。（2）删除文件。）删除文件。（3）打开文件）打开文件（4）读文件）读文件（5）写文件）写文件（6）关闭文件）关闭文件 3对记录的操作对记录的操作（1）读操作）读操作（2）写操作）写操作（3）查找。）查找。（4）修改。）修改。（5）插入）插入（6）删除。）删除。返回本节6.6 文件系统的实现文件系统的实现6.6.1 文件系统层次结构文件系统层次结构6.6.2 文件实现文件实现6.6.3 目录实现目录实现返回本章首页6

22、.6.1 文件系统层次结构文件系统层次结构 文件系统本身通常由许多不同的层次构成，如图文件系统本身通常由许多不同的层次构成，如图6.9所示的结构是一个分层设计的例子。系统中所示的结构是一个分层设计的例子。系统中的每一层都利用底层的功能来创建新的功能，并的每一层都利用底层的功能来创建新的功能，并为更高层服务。为更高层服务。图图6.9分层设计的文件系统分层设计的文件系统 返回本节6.6.2 文件实现文件实现 1.连续分配连续分配 2.连接分配连接分配 3.索引分配索引分配 4.i节点节点1.连续分配连续分配连续分配方案是最简单的磁盘空间分配策略，该连续分配方案是最简单的磁盘空间分配策略，该方法要求

23、为文件分配连续的磁盘区域。方法要求为文件分配连续的磁盘区域。连续分配方案的优点是：查找速度比其他方案快，连续分配方案的优点是：查找速度比其他方案快，目录中关于文件物理存储位置的信息比较简单，目录中关于文件物理存储位置的信息比较简单，只需要起始块号和文件大小。只需要起始块号和文件大小。缺点是：容易产生碎片问题，并且在文件创建时缺点是：容易产生碎片问题，并且在文件创建时必须知道文件的大小，才能创建文件。必须知道文件的大小，才能创建文件。2.连接分配连接分配 1）以扇区为单位的连接分配。按文件的要求分配若干个磁盘扇区，）以扇区为单位的连接分配。按文件的要求分配若干个磁盘扇区，这些扇区在磁盘上可以不相

24、连接，但属于同一文件的各扇区按文件这些扇区在磁盘上可以不相连接，但属于同一文件的各扇区按文件记录的逻辑次序用连接指针连接起来。记录的逻辑次序用连接指针连接起来。连接分配的优点是消除了碎片问题。但是检索逻辑上的连续的记录连接分配的优点是消除了碎片问题。但是检索逻辑上的连续的记录时，查找时间较长，同时还要维护连接指针，存储连接指针。时，查找时间较长，同时还要维护连接指针，存储连接指针。2）以区段为单位分配。这是一种使用很广泛的）以区段为单位分配。这是一种使用很广泛的分配策略，其实质是连续分配和非连续分配的结分配策略，其实质是连续分配和非连续分配的结合。本分配策略不是以扇区为单位进行分配，而合。本分

25、配策略不是以扇区为单位进行分配，而是以区段为单位进行分配。区段是由若干个连续是以区段为单位进行分配。区段是由若干个连续扇区组成的。扇区组成的。此策略的优点是：对辅存的管理效率高，减少文此策略的优点是：对辅存的管理效率高，减少文件访问的查找时间。件访问的查找时间。3.索引分配索引分配 在索引分配策略中，系统为每个文件分配一个索在索引分配策略中，系统为每个文件分配一个索引块，索引块中存放索引表，索引表中的每个表引块，索引块中存放索引表，索引表中的每个表项对应分配给文件的一个物理块。项对应分配给文件的一个物理块。4.i节点节点 最后一个磁盘分配策略是给每个文件赋予一张称最后一个磁盘分配策略是给每个文

26、件赋予一张称为为i-节点节点(索引节点索引节点)的小型表，其中列出了文件的小型表，其中列出了文件属性和各块在磁盘上的地址，实例如图属性和各块在磁盘上的地址，实例如图6.13所示。所示。返回本节6.6.3 目录实现目录实现 在哪存放文件属性就是我们必须关注的问题。一种较直在哪存放文件属性就是我们必须关注的问题。一种较直接的方法是把文件属性直接存放在目录项中，而且许多接的方法是把文件属性直接存放在目录项中，而且许多系统也确实是这样实现的。图系统也确实是这样实现的。图6.14中中a图给出了简单示例图给出了简单示例说明。说明。几个实际目录实现实例几个实际目录实现实例 1.CP/M目录目录 2.MS-D

27、OS目录目录 3.UNIX目录目录 返回本节6.7 文件的共享与保护文件的共享与保护 6.7.1 文件的共享文件的共享6.7.2 文件保护文件保护返回本章首页6.7.1 文件的共享文件的共享 1 早期的文件共享方法早期的文件共享方法 绕弯路法绕弯路法:绕弯路法是绕弯路法是MULTICS操作系统采用过的方法。在该方法操作系统采用过的方法。在该方法中，系统允许每个用户获得一个中，系统允许每个用户获得一个“当前目录当前目录”，用户对文件的访问，用户对文件的访问都是相对于都是相对于“当前目录当前目录”下的，可以通过下的，可以通过“向上走向上走”的方式去访问的方式去访问其上级目录，一般用其上级目录，一般

28、用“*”表示一个目录的父目录。表示一个目录的父目录。连接法连接法:一些系统为用户指定使用目录，用户要访问指定目录开始的一些系统为用户指定使用目录，用户要访问指定目录开始的子树子树 基本文件目录表法基本文件目录表法:将所有文件目录的内容分成两部分：一部分包括将所有文件目录的内容分成两部分：一部分包括文件的物理块号、结构信息、存取控制和管理信息等，并由系统赋文件的物理块号、结构信息、存取控制和管理信息等，并由系统赋予惟一的内部标识符来标识；另一部分由用户给出的符号名和系统予惟一的内部标识符来标识；另一部分由用户给出的符号名和系统赋予文件的内部标识符构成。赋予文件的内部标识符构成。2.基于索引节点的

29、共享方式基于索引节点的共享方式 如图如图6.20所示。由于索引节点和文件是一一对应所示。由于索引节点和文件是一一对应的，任何对于文件的修改在索引节点中都能准确的，任何对于文件的修改在索引节点中都能准确反映出来，用户可以通过索引节点访问共享文件，反映出来，用户可以通过索引节点访问共享文件，那么文件的任何变化对于共享它的用户都是可见那么文件的任何变化对于共享它的用户都是可见的。的。3.共享文件语义共享文件语义 共享文件语义是评估文件系统对文件共享支持的一个重共享文件语义是评估文件系统对文件共享支持的一个重要标准。它描述了多个用户同时访问共享文件时的语义。要标准。它描述了多个用户同时访问共享文件时的

30、语义。这些语义特别规定了一个用户所修改的数据何时对另一这些语义特别规定了一个用户所修改的数据何时对另一用户可见。用户可见。1）UNIX语义语义 一个用户对已打开的文件进行写操作，可以被打开该文一个用户对已打开的文件进行写操作，可以被打开该文件的其他用户看到。件的其他用户看到。n有一种共享模式允许用户共享文件当前指针的位置。这有一种共享模式允许用户共享文件当前指针的位置。这样，一个用户移动当前指针会影响到其他共享用户样，一个用户移动当前指针会影响到其他共享用户2）会话语义）会话语义AFS文件系统（文件系统（Andrew File System）使用如下）使用如下的会话语义：的会话语义：n一个用户

31、对打开的文件的写操作并不能被同时一个用户对打开的文件的写操作并不能被同时打开同一个文件的其他用户所见。打开同一个文件的其他用户所见。n一旦文件关闭，对其的修改只能对以后打开的一旦文件关闭，对其的修改只能对以后打开的会话所看见，已经打开文件的用户并不能看到修会话所看见，已经打开文件的用户并不能看到修改的内容改的内容 3）永久共享文件语义）永久共享文件语义永久共享文件语义是指一旦一个文件被其创建者永久共享文件语义是指一旦一个文件被其创建者声明为共享文件，它就不能被修改。永久共享文声明为共享文件，它就不能被修改。永久共享文件有两个重要的特性：文件名不能重用，文件内件有两个重要的特性：文件名不能重用，

32、文件内容不可修改。因此，永久文件的名称表示文件内容不可修改。因此，永久文件的名称表示文件内容是不可更新的，不能被用来存储可变信息。在容是不可更新的，不能被用来存储可变信息。在分布式系统中实现永久共享文件语义是很简单的，分布式系统中实现永久共享文件语义是很简单的，因为共享是有要求的（只读）。因为共享是有要求的（只读）。4）原子事务）原子事务原子事务的基本思想是：要存取一个文件或一组原子事务的基本思想是：要存取一个文件或一组文件，一个进程首先执行某种文件，一个进程首先执行某种BEGIN TRANSACTION之类的原语，以表明后续的操之类的原语，以表明后续的操作必须是不可分割地执行；然后用系统调用

33、去读作必须是不可分割地执行；然后用系统调用去读或写一个或多个文件；在工作完成之后，执行一或写一个或多个文件；在工作完成之后，执行一个个END TRANSACTION原语。原语。四种语义的总结四种语义的总结返回本节6.7.2 文件保护1存取控制矩阵存取控制矩阵2存取控制表存取控制表3口令口令4密码密码下一页文件文件用户用户12345678101001001210100100300010010401010100510101001600011100701100010表表6.1 存取控制矩阵存取控制矩阵下一页用户用户 文件文件WW文件名文件名 RWEB组组 RB组组 WC组组 E其他其他 NONE表表

34、6.2 存取控制表存取控制表下一页常见的文件的存取权限一般有以下几种：常见的文件的存取权限一般有以下几种：（1）E：表示只执行。表示只执行。（2）R：表示只读。表示只读。（3）W：表示只写。表示只写。（4）B：表示只在文件尾写。表示只在文件尾写。（5）D：表示删除。表示删除。下一页口令口令使用口令的优点是：简便。节省空间。使用口令的优点是：简便。节省空间。其缺点有以下几点：其缺点有以下几点：（1）可靠性差。口令易被窃取。）可靠性差。口令易被窃取。（2）存取控制不易改变。）存取控制不易改变。（3）保护级别少。）保护级别少。下一页密码密码对文件进行保护的另一项措施是密码对文件进行保护的另一项措施是

35、密码技术。技术。密码技术除保密性强外，还具有节省密码技术除保密性强外，还具有节省存储空间的优点。但它必须花费大量存储空间的优点。但它必须花费大量的编码和译码时间，从而增加了系统的编码和译码时间，从而增加了系统的开销。的开销。返回本节6.8 文件的完整性文件的完整性 针对文件系统而言，它必须保证在系统硬件、软件发生针对文件系统而言，它必须保证在系统硬件、软件发生故障的时候，文件也不会遭到破坏，这就是文件的完整故障的时候，文件也不会遭到破坏，这就是文件的完整性。性。保证文件的完整，文件系统应当提供适当的机构，以便保证文件的完整，文件系统应当提供适当的机构，以便复制备份，即系统必须保存所有文件的双份

36、拷贝。保存复制备份，即系统必须保存所有文件的双份拷贝。保存双份拷贝的目的是当发生偶然事件毁坏文件后，可通过双份拷贝的目的是当发生偶然事件毁坏文件后，可通过另一拷贝将文件恢复。另一拷贝将文件恢复。建立文件拷贝的方法有周期性转储、增量转储等几种。建立文件拷贝的方法有周期性转储、增量转储等几种。返回本章首页6.9 外存空间的管理外存空间的管理 6.9.1 外存的主要技术参数外存的主要技术参数 6.9.2 空闲块的管理空闲块的管理 6.9.3 分配策略分配策略 返回本章首页6.9.1 外存的主要技术参数外存的主要技术参数 外存的主要技术参数有：外存的主要技术参数有：（1）容量。）容量。（2）物理尺寸）

37、物理尺寸（3）访问方法。）访问方法。（4）传输速率。）传输速率。（5）查询时间。）查询时间。（6）延迟时间。）延迟时间。（7）可拆卸性。）可拆卸性。返回本节6.9.2 空闲块的管理空闲块的管理 1空闲文件目录空闲文件目录表表6.3 空闲文件目录空闲文件目录下一页2空闲块链空闲块链 图图6.12 空闲块链空闲块链下一页3位示图位示图 图图6.13 位示图位示图返回本节6.9.3 分配策略分配策略 空闲块的分配有静态分配和动态分配两种。空闲块的分配有静态分配和动态分配两种。在静态分配中，用户在建立文件时宣布文件的大在静态分配中，用户在建立文件时宣布文件的大小，系统一次分配其所需要的全部区域。小，系

38、统一次分配其所需要的全部区域。在动态分配中，用户在建立一个文件时，系统并在动态分配中，用户在建立一个文件时，系统并不分配存储空间，而是在每次写信息时才按所写不分配存储空间，而是在每次写信息时才按所写信息的大小进行分配。信息的大小进行分配。返回本节6.10 磁盘组织与管理磁盘组织与管理6.10.1 磁盘结构磁盘结构6.10.2 磁盘的驱动调度磁盘的驱动调度6.10.3 磁盘管理磁盘管理返回本章首页6.10.1 磁盘结构磁盘结构 磁盘驱动器可以看成一个一维的逻辑块的数组，逻磁盘驱动器可以看成一个一维的逻辑块的数组，逻辑块是最小的传输单位。而所有实际的磁盘被组织成许辑块是最小的传输单位。而所有实际的

39、磁盘被组织成许多柱面，一个柱面上的磁道数和垂直放置的磁头个数相多柱面，一个柱面上的磁道数和垂直放置的磁头个数相同。磁道又被分成许多扇区，每条磁道上扇区数目典型同。磁道又被分成许多扇区，每条磁道上扇区数目典型的范围是：对软盘每条磁道的范围是：对软盘每条磁道8至至32扇区，在某些硬盘上则扇区，在某些硬盘上则可多达几百扇区。可多达几百扇区。通过映射，至少在理论上能将逻辑块号转换成由磁通过映射，至少在理论上能将逻辑块号转换成由磁盘内的柱面号、磁道号和扇区号所组成的磁盘地址。但盘内的柱面号、磁道号和扇区号所组成的磁盘地址。但实际上，执行这样的转换并不容易，这有两个原因。第实际上，执行这样的转换并不容易，

40、这有两个原因。第一，绝大多数磁盘都有一些坏扇区，因此映射必须用磁一，绝大多数磁盘都有一些坏扇区，因此映射必须用磁盘上的其他空闲扇区来替代这些坏扇区。第二，对于有盘上的其他空闲扇区来替代这些坏扇区。第二，对于有些磁盘，每个磁道的扇区数并不相等。些磁盘，每个磁道的扇区数并不相等。返回本节6.10.2 磁盘的驱动调度磁盘的驱动调度 磁盘的驱动调度分为移臂调度和旋转调度，先进行移臂调度后进行磁盘的驱动调度分为移臂调度和旋转调度，先进行移臂调度后进行旋转调度。旋转调度。移臂调度算法主要有：移臂调度算法主要有：（1）扫描法。这种算法是根据请求序列具有动态性质设计的。存取）扫描法。这种算法是根据请求序列具有

41、动态性质设计的。存取臂从磁盘的一端出发，向另一端移动，遇到需要访问的柱面就完成臂从磁盘的一端出发，向另一端移动，遇到需要访问的柱面就完成访问请求，直至到达磁盘的另一端。到达另一端后，存取臂就改变访问请求，直至到达磁盘的另一端。到达另一端后，存取臂就改变移动方向，继续完成在这一方向上的访问请求。移动方向，继续完成在这一方向上的访问请求。（2）先来先服务（）先来先服务（FCFS）算法。它是一种最为简单的调度算法，）算法。它是一种最为简单的调度算法，它按照输入输出请求到达的先后次序，逐一完成访问请求。它按照输入输出请求到达的先后次序，逐一完成访问请求。（3）最短寻道时间优先（）最短寻道时间优先（SS

42、TF）算法。这种算法总是先完成与当）算法。这种算法总是先完成与当前存取臂距离最近的柱面上的输入输出请求。前存取臂距离最近的柱面上的输入输出请求。返回本节6.10.3 磁盘管理磁盘管理 1.磁盘格式化磁盘格式化 2.磁盘引导块磁盘引导块 3.坏块管理坏块管理 4.磁盘出错处理磁盘出错处理 1.磁盘格式化磁盘格式化一个新的磁盘只是由一些含有磁性记录材料的盘一个新的磁盘只是由一些含有磁性记录材料的盘子。在使用磁盘之前，磁盘必须分成扇区以便磁子。在使用磁盘之前，磁盘必须分成扇区以便磁盘控制器能做读和写的操作。这个过程称为低级盘控制器能做读和写的操作。这个过程称为低级格式化（物理格式化），它为磁盘的每个

43、扇区设格式化（物理格式化），它为磁盘的每个扇区设置了特别的数据结构。每个扇区的数据结构通常置了特别的数据结构。每个扇区的数据结构通常都是由头部、数据区域（一般都是由头部、数据区域（一般512字节）和尾部字节）和尾部组成。组成。要使用磁盘存储文件，操作系统还必须将自己的要使用磁盘存储文件，操作系统还必须将自己的数据结构记录在磁盘上。这分成两个步骤数据结构记录在磁盘上。这分成两个步骤:第一步，将磁盘分成一个或多个柱面组成的逻辑第一步，将磁盘分成一个或多个柱面组成的逻辑分区。操作系统能将每个逻辑分区作为一个独立分区。操作系统能将每个逻辑分区作为一个独立的磁盘。的磁盘。第二步，逻辑格式化，也就是创建文

44、件系统。第二步，逻辑格式化，也就是创建文件系统。2.磁盘引导块磁盘引导块 当打开电源或重启时，为了让计算机开始当打开电源或重启时，为了让计算机开始运行，它必须运行一个初始化程序。该初始化自运行，它必须运行一个初始化程序。该初始化自举程序应该很简单。它初始化系统的各个方面，举程序应该很简单。它初始化系统的各个方面，从从CPU寄存器到设备控制器和内存，接着启动操寄存器到设备控制器和内存，接着启动操作系统。为此自举程序应找到磁盘上的操作系统作系统。为此自举程序应找到磁盘上的操作系统内核，并装入内存，转到起始地址，开始操作系内核，并装入内存，转到起始地址，开始操作系统的执行。统的执行。大多数计算机的自

45、举程序保存在自读存储器大多数计算机的自举程序保存在自读存储器（ROM）中。）中。3.坏块管理坏块管理 磁盘中常常都会有坏块。软盘在出厂时，是磁盘中常常都会有坏块。软盘在出厂时，是完好无损的，但是在使用过程中，却有可能出现完好无损的，但是在使用过程中，却有可能出现坏块。硬盘通常一开始就有坏块，想要做到完美坏块。硬盘通常一开始就有坏块，想要做到完美无缺，成本比较高。大多数硬盘厂商给每个驱动无缺，成本比较高。大多数硬盘厂商给每个驱动器提供一个测试到的坏块表。器提供一个测试到的坏块表。对坏块问题有硬件和软件两种解决办法。对坏块问题有硬件和软件两种解决办法。4.磁盘出错处理磁盘出错处理 磁盘在运行过程中

46、很容易出现各种各样的错误，磁盘在运行过程中很容易出现各种各样的错误，一些常见的错误是：一些常见的错误是：(1)程序性错误程序性错误(例如，请求读写不存在的扇区例如，请求读写不存在的扇区)。(2)暂时性校验错暂时性校验错(例如，由磁头上的灰尘引起例如，由磁头上的灰尘引起)。(3)永久性校验错永久性校验错(例如，磁盘块的物理损坏例如，磁盘块的物理损坏)。(4)寻道出错寻道出错(例如，磁盘臂应定位在第例如，磁盘臂应定位在第3柱面，但柱面，但却到了第却到了第4柱面柱面)。(5)控制器错控制器错(例如，控制器拒绝接受命令例如，控制器拒绝接受命令)。返回本节THANK YOU VERY MUCH！本章到此结束，本章到此结束，谢谢您的光临！谢谢您的光临！返回本章首页结束放映