1、Operating SystemOperating SystemPage 12022-3-15Operating SystemOperating Systemq文件和文件系統文件和文件系統q文件的邏輯結構文件的邏輯結構q外存分配方式外存分配方式q目錄管理目錄管理q文件存儲空間的管理文件存儲空間的管理q文件共享與文件保護文件共享與文件保護q數據一致性控制數據一致性控制Page 22022-3-15Operating SystemOperating Systemq實現實現“按名存取按名存取”v文件系統最基本的功能文件系統最基本的功能q提高對目錄的檢索速度提高對目錄的檢索速度v加快目錄檢索速度，從而

2、提高文件存取速度加快目錄檢索速度，從而提高文件存取速度q文件共享文件共享v一份文件副本供不同用戶使用一份文件副本供不同用戶使用q允許文件重名允許文件重名v允許不同用戶對不同文件取相同的名字允許不同用戶對不同文件取相同的名字Page 32022-3-15Operating SystemOperating Systemq文件控制塊和索引結點文件控制塊和索引結點q目錄結構目錄結構q目錄查詢技術目錄查詢技術Page 42022-3-15Operating SystemOperating Systemq文件控制塊（文件控制塊（FCB）v是用于描述和控制文件的數據結構是用于描述和控制文件的數據結構v文件管

3、理程序可借助文件管理程序可借助FCB中的信息對文件施中的信息對文件施以各種操作以各種操作v文件控制塊的有序集合文件控制塊的有序集合稱為稱為文件目錄文件目錄，即一，即一個文件控制塊就是一個文件目錄項個文件控制塊就是一個文件目錄項v通常，一個文件目錄本身也被看作是一個文通常，一個文件目錄本身也被看作是一個文件，件， 稱為稱為目錄文件目錄文件Page 52022-3-15Operating SystemOperating Systemq文件控制塊中的信息文件控制塊中的信息v基本信息類基本信息類文件名文件名文件的物理位置文件的物理位置 文件的邏輯結構文件的邏輯結構 文件的物理結構文件的物理結構 v文件

4、控制信息類文件控制信息類文件擁有者權限文件擁有者權限核準用戶權限核準用戶權限一般用戶權限一般用戶權限v使用信息類使用信息類文件建立日期文件建立日期文件修改日期文件修改日期Page 62022-3-15Operating SystemOperating SystemMS-DOS的文件控制塊的文件控制塊 文文件件名名擴擴展展名名屬屬性性備備用用時時間間日日期期第第一一塊塊號號盤盤塊塊數數文件控制塊文件控制塊 (FCB) 包含的信息：包含的信息：圖圖6-14示出了示出了MS-DOS中的文件控制塊，其中含有文件名、中的文件控制塊，其中含有文件名、文件所在的第一個盤塊號、文件屬性、文件建立日期和時間文件

5、所在的第一個盤塊號、文件屬性、文件建立日期和時間及文件長度等。及文件長度等。FCB的長度為的長度為32個字節，對個字節，對360KB的軟盤，的軟盤，總共可包含總共可包含112個個FCB，共占，共占4KB的存儲空間。的存儲空間。Page 72022-3-15Operating SystemOperating Systemq索引結點索引結點v索引結點的引入索引結點的引入文件目錄通常放在磁盤上，當文件很多時，文件目錄通常放在磁盤上，當文件很多時，占用大量磁盤空間占用大量磁盤空間檢索文件過程中，只需使用文件名，而不檢索文件過程中，只需使用文件名，而不用其他信息用其他信息v將文件描述信息單獨形成一個數據

6、結構，稱將文件描述信息單獨形成一個數據結構，稱為為索引結點索引結點，也稱為，也稱為i結點結點v在文件目錄中的每個目錄項，僅包含在文件目錄中的每個目錄項，僅包含文件名文件名和和指向索引結點的指針指向索引結點的指針v引入索引結點后，使文件的目錄項更小，占引入索引結點后，使文件的目錄項更小，占用磁盤空間少，檢索速度加快用磁盤空間少，檢索速度加快Page 82022-3-15Operating SystemOperating SystemUNIX的文件目錄的文件目錄 14B2BPage 92022-3-15Operating SystemOperating Systemq若每個若每個FCB為為64B，

7、盤塊大小為，盤塊大小為1KB，則每盤塊，則每盤塊可存放可存放16個個FCB，若某文件系統有，若某文件系統有640個個FCB，需占用需占用40個盤塊個盤塊q若按前述方法只存文件名和索引節點號，每個目若按前述方法只存文件名和索引節點號，每個目目錄項占目錄項占16B，每盤塊可存，每盤塊可存64個目錄項，個目錄項，640個個FCB只占只占10個盤塊，查找目錄時間大大縮短個盤塊，查找目錄時間大大縮短Page 102022-3-15Operating SystemOperating Systemq磁盤索引結點：存放在磁盤磁盤索引結點：存放在磁盤 v文件主標識符文件主標識符 v文件類型文件類型 v文件存取權

8、限文件存取權限 v文件物理地址文件物理地址 ：13個地址項個地址項v文件長度文件長度 v文件連接計數：共享文件連接計數：共享 v文件存取時間文件存取時間 Page 112022-3-15Operating SystemOperating System2) 磁盤索引結點磁盤索引結點 每個文件有惟一的磁盤索引結點，它主要包括以下內容：每個文件有惟一的磁盤索引結點，它主要包括以下內容：擁有該文件的個人或小組的標識符。擁有該文件的個人或小組的標識符。：包括正規文件、目錄文件、或特別文件。包括正規文件、目錄文件、或特別文件。：指個類用戶對文件的存取權限。指個類用戶對文件的存取權限。：每個索引結點中含有每

9、個索引結點中含有13個地址項。個地址項。：指以字節為單位的文件長度。指以字節為單位的文件長度。：表明在本文件系統中，所有指向該文件名表明在本文件系統中，所有指向該文件名的指針計數。的指針計數。：指出本文件最近被進程存取的時間，最近指出本文件最近被進程存取的時間，最近被修改的時間及索引結點最近被修改的時間。被修改的時間及索引結點最近被修改的時間。Page 122022-3-15Operating SystemOperating Systemq內存索引結點：存放在內存內存索引結點：存放在內存 v索引結點編號索引結點編號v狀態：指示狀態：指示i結點是否上鎖或被修改結點是否上鎖或被修改v訪問計數：進程

10、訪問此訪問計數：進程訪問此i結點數結點數v文件所屬文件系統的邏輯設備號文件所屬文件系統的邏輯設備號v鏈接指針：設置有分別指向空閑鏈表和散列隊鏈接指針：設置有分別指向空閑鏈表和散列隊列的指針列的指針Page 132022-3-15Operating SystemOperating System 3) 內存索引結點內存索引結點 存放在內存中的索引結點，當文件被打開時，要將磁盤存放在內存中的索引結點，當文件被打開時，要將磁盤索引結點拷貝到內存的索引結點中，便于以后使用。在內存索引結點拷貝到內存的索引結點中，便于以后使用。在內存索引結點中，增加了以下內容：索引結點中，增加了以下內容：(1) 。 用于標

11、識內存索引結點。用于標識內存索引結點。(2) 。 指示指示i結點是否上鎖或被修改。結點是否上鎖或被修改。(3) 。 每當有一進程要訪問此每當有一進程要訪問此i結點時，結點時， 將該訪問計將該訪問計數加數加1， 訪問完再減訪問完再減1。(4) 。(5) 。 設置有分別指向空閑鏈表和散列隊列的指針。設置有分別指向空閑鏈表和散列隊列的指針。 Page 142022-3-15Operating SystemOperating Systemq文件控制塊和索引結點文件控制塊和索引結點q目錄結構目錄結構q目錄查詢技術目錄查詢技術Page 152022-3-15Operating SystemOperatin

12、g Systemq單級目錄結構單級目錄結構v整個系統只建立一張目錄表，每個文件占一個目錄項整個系統只建立一張目錄表，每個文件占一個目錄項單級目錄單級目錄 Page 162022-3-15Operating SystemOperating SystemPage 172022-3-15Operating SystemOperating Systemq單級目錄優點單級目錄優點v簡單簡單v能實現按名存取能實現按名存取q單級目錄缺點單級目錄缺點v查找速度慢查找速度慢 v不允許重名不允許重名 v不便于實現文件共享不便于實現文件共享q單級目錄只實現了目錄管理的第一項功能，即單級目錄只實現了目錄管理的第一項功

13、能，即 “按名存取按名存取”Page 182022-3-15Operating SystemOperating Systemq兩級目錄兩級目錄v為每個用戶建立一個單獨的用戶文件目錄為每個用戶建立一個單獨的用戶文件目錄UFD(User File Directory)，由用戶所有文，由用戶所有文件的件的FCB組成組成v在系統中建立在系統中建立主文件目錄主文件目錄MFD（Master File Directory），每個用戶，每個用戶目錄文件目錄文件在主在主文件目錄中占一個目錄項文件目錄中占一個目錄項Page 192022-3-15Operating SystemOperating System用戶

14、名用戶名WangZhangGao指向子目錄指針指向子目錄指針Wang用戶目錄用戶目錄AlphaTestAlphaTestReportTestZhang用戶目錄用戶目錄ReportTestGao用戶目錄用戶目錄BetaDeviceMisxBetaDeviceMisxPage 202022-3-15Operating SystemOperating Systemq兩級目錄的優點兩級目錄的優點v提高了檢索目錄的速度提高了檢索目錄的速度 v在不同的用戶目錄中，在不同的用戶目錄中， 可以使用相同的文件名可以使用相同的文件名v不同用戶還可使用不同的文件名來訪問系統中不同用戶還可使用不同的文件名來訪問系統中

15、的同一個共享文件的同一個共享文件 Page 212022-3-15Operating SystemOperating Systemq目錄文件：由文件的目錄項組成的文件目錄文件：由文件的目錄項組成的文件q多級目錄結構多級目錄結構v多級目錄結構又稱為樹形目錄結構多級目錄結構又稱為樹形目錄結構v主目錄稱為主目錄稱為根目錄根目錄，數據文件稱為，數據文件稱為樹葉樹葉，其他目，其他目錄作為樹的結點錄作為樹的結點v為提高文件系統的靈活性，允許一個目錄文件中為提高文件系統的靈活性，允許一個目錄文件中的目錄項既作為目錄文件的的目錄項既作為目錄文件的FCB，又是數據文件，又是數據文件的的FCBq根據這個遞歸定義就

16、形成了一個倒立的樹的結構。對根據這個遞歸定義就形成了一個倒立的樹的結構。對于一棵樹，它有一個樹根（只有一個，根目錄），在于一棵樹，它有一個樹根（只有一個，根目錄），在樹根上可以長樹葉（一般文件），也可以長樹枝（子樹根上可以長樹葉（一般文件），也可以長樹枝（子目錄文件）；對于每個樹技又可以長樹枝，也可以長目錄文件）；對于每個樹技又可以長樹枝，也可以長樹葉樹葉Page 222022-3-15Operating SystemOperating SystemABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a89Page 232022-3-15

17、Operating SystemOperating SystemPage 242022-3-15Operating SystemOperating Systemq路徑名路徑名v在樹形目錄結構中，在樹形目錄結構中， 從根目錄從根目錄到任何數據文到任何數據文件，件， 都只有一條惟一的通路。都只有一條惟一的通路。 在該路徑上在該路徑上從樹的根從樹的根(即主目錄即主目錄)開始，開始， 把全部目錄文件把全部目錄文件名與數據文件名，依次地用名與數據文件名，依次地用“/”（或（或“”）連接起來，連接起來， 即構成該數據文件的即構成該數據文件的路徑名路徑名(path name)v系統中的每一個文件都有惟一的路

18、徑名系統中的每一個文件都有惟一的路徑名DOS WINDOWSDOS WINDOWS系統中文件路徑名系統中文件路徑名 ART BIUI D BPART BIUI D BPUNIXUNIX系統中文件路徑名系統中文件路徑名/A/R/T /B/IU/I /D /B/A/R/T /B/IU/I /D /B/P /P Page 252022-3-15Operating SystemOperating SystemPage 262022-3-15Operating SystemOperating System (2) 路徑名。路徑名。 在樹形目錄結構中，從根目錄到任何數據文件，都只在樹形目錄結構中，從根目錄

19、到任何數據文件，都只有一條惟一的通路。在該路徑上從樹的根有一條惟一的通路。在該路徑上從樹的根(即主目錄即主目錄)開始，開始，把全部目錄文件名與數據文件名，依次地用把全部目錄文件名與數據文件名，依次地用“/”連接起來，連接起來，即構成該數據文件的即構成該數據文件的(path name)。系統中的每一個。系統中的每一個文件都有惟一的路徑名。文件都有惟一的路徑名。 例如，在圖例如，在圖 6-18 中用戶中用戶B為訪問文件為訪問文件J，應使用其路，應使用其路徑名徑名/B/F/J來訪問。來訪問。 ABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021

20、a89Page 272022-3-15Operating SystemOperating Systemq當前目錄當前目錄v為每個進程設置一個為每個進程設置一個“當前目錄當前目錄”，又稱為，又稱為“工作目錄工作目錄”。進程對各文件的訪問都相對。進程對各文件的訪問都相對于于“當前目錄當前目錄”而進行而進行v把從當前目錄開始直到數據文件為止所構成把從當前目錄開始直到數據文件為止所構成的路徑名，稱為的路徑名，稱為相對路徑名相對路徑名(relative path name)v把從樹根開始的路徑名稱為把從樹根開始的路徑名稱為絕對路徑名絕對路徑名(absolute path name)Page 282022

21、-3-15Operating SystemOperating System (3) 當前目錄當前目錄(Current Directory)。 當一個文件系統含有許多級時，每訪問一個文件，都要當一個文件系統含有許多級時，每訪問一個文件，都要使用從樹根開始直到樹葉使用從樹根開始直到樹葉(數據文件數據文件)為止的、包括各中間結為止的、包括各中間結點點(目錄目錄)名的全路徑名。同時由于一個進程運行時所訪問的名的全路徑名。同時由于一個進程運行時所訪問的文件，大多僅局限于某個范圍，因而非常不便。文件，大多僅局限于某個范圍，因而非常不便。基于這一點，基于這一點，可為每個進程設置一個可為每個進程設置一個“”，

22、又稱為，又稱為“”。進程對各文件的訪問都相對于進程對各文件的訪問都相對于“當前目錄當前目錄”而進行。而進行。此時各此時各文件所使用的路徑名，只需從當前目錄開始，逐級經過中間文件所使用的路徑名，只需從當前目錄開始，逐級經過中間的目錄文件，最后到達要訪問的數據文件。把這一路徑上的的目錄文件，最后到達要訪問的數據文件。把這一路徑上的全部目錄文件名與數據文件名用全部目錄文件名與數據文件名用“/”連接形成路徑名。連接形成路徑名。 如用戶如用戶B的當前目錄是的當前目錄是F，則此時文件，則此時文件J的相對路徑名僅的相對路徑名僅是是J本身。本身。這樣，把從當前目錄開始直到數據文件為止所構成這樣，把從當前目錄開

23、始直到數據文件為止所構成的路徑名，稱為的路徑名，稱為(relative path name)；而把從樹；而把從樹根開始的路徑名稱為根開始的路徑名稱為(absolute path name)。 ABCFED13ABD2GA4AC5671011JNK12JMK13AHF141516b1718192021a89Page 292022-3-15Operating SystemOperating Systemq增加和刪除目錄增加和刪除目錄v不刪除非空目錄不刪除非空目錄當目錄當目錄(文件文件)不空時，不空時， 不能將其刪除，而不能將其刪除，而為了刪除一個非空目錄，必須先刪除目錄為了刪除一個非空目錄，必須先刪除目錄中的所有文件，使之先成為空目錄，中的所有文件，使之先成為空目錄， 后再后再予以刪除予以刪除v可刪除非空目錄可刪除非空目錄當要刪除一目錄時，如果在該目錄中還包當要刪除一目錄時，如果在該目錄中還包含有文件，則目錄中的所有文件和子目錄含有文件，則目錄中的所有文件和子目錄也同時被刪除也同時被刪除Page 302022-3-15Operating SystemOperating Systemq文件控制塊和索引結點文件控制塊和索引結點q目錄結構目錄結構q目錄查詢技術目錄查詢技術Page 3120