作業系統 10 檔案管理

2021-08-20 13:18:06 字數 3756 閱讀 2971

檔案和檔案系統

1.檔案(file)

1.1 定義:儲存在外存上具有標識名的一組相關字元流記錄集合。可長期儲存和共享。

1.2 分類:記錄式檔案、流式檔案。(按檔案結構劃分)

#記錄式檔案:資料有4個結構層次:域(字段)、記錄、檔案、資料庫。

##磁碟i/o時需將多條記錄組裝成塊才能i/o。以下是三種記錄組塊的方法。

###固定組塊:記錄長度固定,若干完整的記錄放在一塊,塊後部可能會有內碎片

###可變長度跨域式組塊:記錄長度可變,盡可能佔滿一塊。有些記錄可能跨越兩塊,則用指標鏈結

###可變長度非跨越式組塊:記錄長度可變,但不跨快,有塊內碎片。乙個記錄的長度不能超過塊尺寸

#流式檔案:unix將所有檔案都看做由位元組流組成,如源程式。目標**等。

2.檔案系統(file system)

2.1 定義:os(作業系統)中負責儲存管理和操作檔案的一組系統實用程式及所需的資料結構

2.2 功能

(使用者角度)

#建立、刪除、開啟、關閉、讀、寫檔案和目錄;

#檔案的透明訪問(按名訪問)、共享與保護。

(作業系統角度)

#目錄管理,訪問(許可權)控制,訪問方法,檔案操作函式,記錄組塊,檔案分配,磁碟管理和排程。

3.目錄

#每個檔案都有乙個目錄項(檔案控制塊fcb)用以儲存它的屬性。

#每個目錄本身也是乙個檔案。目錄檔案是佔據整數個磁碟塊記錄式檔案,內容是該目錄下所有檔案目錄項的集合

(ps:即目錄本身是乙個檔案,必須佔據整數個磁碟塊空間並且本身是記錄式檔案。目錄儲存的內容是什麼呢?儲存的是該目錄下所有檔案的目錄項的集合,即目錄儲存的是目錄項集合。)

#每乙個目錄至少包含了當前目錄父目錄兩項。

#結構:樹形目錄。檔案由檔案路徑名和檔名標識。

4.訪問許可權

#訪問許可權層次:無許可權,知道檔案存在,執行,讀,在檔案尾追加資料,寫,更改其他使用者的訪問許可權,刪除檔案。

(每一項許可權都隱含了前面的許可權,即高許可權包括了低許可權。)

!#使用者刪除檔案時,os不可能刪除此檔案所在的目錄,但可刪除與此檔案關聯的目錄項,檔案控制塊,記憶體緩衝區。

!#檔案首次被開啟時,os會變檔案控制塊讀到記憶體中。

5.檔案分配

#連續分配

##為檔案分配一組相鄰的盤塊。(可用ff,bf,wf 分配方法。詳情可見 「作業系統——記憶體分配」)

##檔案屬性簡單:起始塊號,塊數。

##順序訪問和隨機訪問方便:尋道少,i/o快。(優點)

##磁碟外碎片多,需緊縮;檔案不能動態增長(缺點)

!!#增加或刪除塊需要將所有後續塊向後移或向前移(先讀到內存在再寫回磁碟)。

#鏈結分配

##每個磁碟塊都有乙個鏈結指標,將該檔案的多個離散磁碟塊鏈結成乙個鍊錶。

##動態分配:沒有外碎片(優點);尋道多,i/o慢(缺點)

!!#fcb中有《起始塊號》,下一塊的塊號存放在本次盤塊的末端。增加或刪除塊需要將所有前續塊讀到記憶體,讀取或修改乙個塊的塊號。

#索引分配

##把所有磁碟塊的位址集中到索引塊中。

##沒有外碎片;隨機訪問。(優點)

##增加了索引塊的開銷。(缺點)

##基於單塊盤塊進行索引分配

##基於長度可變的(磁碟塊)分割槽進行索引分配

同樣乙個索引塊的開銷,可為檔案分配更多的磁碟塊。

6.磁碟空閒空間管理

#管理方法:位圖,空閒區鏈,索引表,空閒塊列表

6.1.點陣圖(bitmap)

# 1bit => 1塊的狀態    0:空閒,1:已分配

分配磁碟塊時:磁碟塊號 i = 字型大小*字長+位號

**i號磁碟塊時:字型大小 = int (i/字長),位號 = i mod 字長。

6.2空閒區鏈

#將所有空閒盤塊區形成乙個鍊錶

6.3索引表

#將所有空閒盤塊區的「首塊號+塊數」放在乙個索引表中。

6.4空閒塊列表

#將所有空閒盤塊數放在磁碟乙個保留區裡。此表可部分複製到記憶體,可排序以實現連續分配

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