作業系統--檔案管理1

1.檔案系統概念

*檔案系統：OS中管理持久資料的子系統；提供資料存儲和通路的功能

具體涉及的操作：組織、檢索、讀寫通路資料

大多數計算機系統都具備檔案系統廣義：google也是一個檔案系統

*檔案：具有符号名，由位元組序列構成的資料項的集合

檔案是檔案系統的最小機關；檔案名是檔案的辨別符号

*檔案系統的種類：

磁盤檔案系統：檔案存儲在儲存設備上--存在不同的檔案系統(資料的組織方式

*檔案屬性：名字、類型、位置、大小、保護、建立者、建立時間、最近修改時 間等資訊。

*檔案頭：檔案系統中繼資料中的檔案資訊(檔案屬性和檔案存儲順序位置)

注意：設定檔案頭是為了友善系統管理檔案。

*檔案系統的功能：

#為檔案配置設定磁盤空間，涉及下面3個方面内容

1.管理檔案塊(位置和順序) 2.管理空閑空間(位置)3.空閑空間的配置設定(政策) #管理檔案集合

1.定位：檔案及其内容 2.命名：通過名字找檔案 3.檔案組織方式-系統結構

#資料的可靠和安全

1.安全：多層次包含資料安全 2.可靠性：避免其他的錯誤對檔案造成的影響 *檔案描述符：描述打開的檔案在記憶體中維護的相關資訊

*檔案的通路模式：程序通路檔案必須先打開檔案；核心跟蹤程序打開的所有檔案

OS為每個程序維護一個打開檔案表；

檔案描述符就是打開檔案的辨別

檔案描述符組成：

1.檔案指針：最後一次讀寫的位置，每個程序分别維護自己的打開檔案指針

2.檔案打開計數：記錄目前檔案被打開的次數；以友善最後一個程序關閉檔案

該檔案可以從打開檔案表中去掉

3.檔案的磁盤位置：緩存資料通路資訊

4.通路權限：隻讀之類

*檔案的使用者視圖：持久的資料結構

*檔案的系統視圖：檔案就是位元組序列，系統不關心存儲在磁盤資料的資料結構

檔案是資料塊的集合；塊大小與扇區大小不一緻

資料塊是邏輯結構；扇區是磁盤上實體存儲單元

*磁盤最小的通路機關是塊

*程序讀檔案：擷取位元組所在資料塊，傳回資料塊對應的内容

*程序寫檔案：擷取對應資料塊，修改資料塊對應的内容；寫回資料塊

*檔案系統中基本操作機關是資料塊；即使隻讀一個位元組也要緩存整個塊在記憶體

*通路模式

順序通路：按照檔案中位元組順序通路--大多數檔案的通路模式

随機通路：從任意位置開始--不常用但是很重要；虛拟存儲使用到

索引通路：依據資料的特征索引通路--OS上的檔案系統是個小型的資料庫(字典

*檔案内部結構-OS并不關心

無結構：簡單記錄結構；複雜結構；

*檔案的共享與通路控制

通路控制：使用者對那些檔案可以通路；以及使用者通路檔案的通路模式

*檔案通路控制清單ACL：<檔案實體；權限>

*使用者id,使用者分組設定相同權限

*語義的一緻性：規定多程序如何同時通路共享檔案-OS将這個控制交給應用程式

*分層檔案系統

檔案以目錄的方式組織起來：目錄是一種特殊的檔案

目錄檔案的内容：檔案索引表<檔案名，指向檔案的指針>

目錄與檔案呈現的樹形結構；以路徑的形式辨別每個檔案

*目錄的操作

搜尋檔案；建立檔案；删除檔案；列目錄中檔案；重命名檔案；周遊路徑

*關于目錄的操作都被封裝在OS核心，應用程式通過系統調用實作通路目錄

*目錄的實作：

線性表或哈希表--減少搜尋時間，會有沖突

*檔案别名：兩個或多個檔案關聯同一個檔案

硬連結：多個檔案項指向同一個檔案

軟連結：以“快捷方式”指向其他檔案

通過存儲真實檔案的邏輯名稱實作--存儲别的檔案的完整路徑

*檔案目錄中的循環：OS通過一些限制防止這個現象的出現

*名字解析：和存儲管理的位址翻譯類似；将邏輯名對應到實體資源

做法：依據路徑名，在檔案系統中找到檔案的實際位置

周遊檔案目錄，知道找到目标檔案

*目前工作目錄：解析的時候從目前目錄開始，沒必要從根目錄開始

檔案的路徑：存在相對路徑和絕對路徑

*檔案系統的挂載：檔案系統必須先輩挂載才可以被通路

*檔案系統的分類：

磁盤檔案系統：檔案存儲在儲存設備上；FAT等

資料庫檔案系統：檔案特征可以被檢索

日志檔案系統：記錄檔案系統的修改/事件

網絡/分布式檔案系統：檔案可以通過網絡來共享--存在檔案共享協定

檔案位于遠端伺服器，用戶端挂載伺服器檔案系統

标準檔案通路被轉換為遠端通路

出現的問題：檔案系統安全性；一緻性問題；錯誤處理方式

特殊/虛拟檔案系統：管道

2.虛拟檔案系統：使得系統對上層操作提供通用的檔案操作接口

位置：檔案/檔案系統API--虛拟檔案系統--作業系統(實際檔案操作)

目的：對所有不同的檔案系統的抽象

功能：對上提供相同的檔案和檔案系統接口

管理所有檔案和檔案系統關聯的資料結構

高效的查詢例程，周遊檔案系統

對下與特定的檔案系統子產品進行互動

檔案系統的基本資料結構

1.檔案卷控制塊：每個檔案系統一個|檔案系統的詳細資訊|塊大小配置設定空餘塊等

2.檔案控制塊：每個檔案1個|描述檔案的詳細資訊|通路權限擁有着資料塊位置

3.目錄項：每個目錄項一個|形成目錄項資料結構--樹形結構

執向檔案的控制塊，父目錄，子目錄等資訊

4.檔案組織結構

vol檔案卷-->dir目錄樹型結構-->file檔案控制塊-->實際檔案所在的資料塊

5.檔案系統的存儲結構

卷控制塊--每個檔案系統一個

檔案控制塊--每個檔案一個

目錄節點---每個目錄項一個

6.這些資料需要存儲在持久的外存中，當需要的時候加載進記憶體

不同的資料結構加載的時間：

卷控制塊：當檔案系統挂載進記憶體時候

檔案控制塊：當檔案被通路的時候

目錄節點：周遊的時候