六、操作系统之文件管理

六、文件管理

文件系统的概念：文件系统时OS与用户关系最紧密的一部分，对用户来说，它是OS中最直观的部分，能否方便使用OS，以及OS的可信赖程度往往取决于文件系统的功能和性能。

1.    文件和文件系统                                                                                               

2.    文件系统的功能                                                                                          

3.    文件的类型：分类的目的是对不同文件进行管理，提高系统效率                                                                                                    

文件系统的组织结构：从用户观点出发，所看到的文件组织形式称为文件的逻辑结构；从实现观点出发，文件在外存上的存放组织形式成为文件的物理结构。

文件的逻辑结构和存取方法

1.    文件的逻辑结构由两种形式：                                                                        

2.    选取文件的逻辑结构遵循下述原则：尽量减少对已存储好的文件信息的变动；能在尽可能短的时间内查找到需要的记录或基本信息单位；占据最小的存储空间；便于用户进行操作。

3.    文件逻辑结构的选择                                                                                    

4.    常用的记录式结构文件                                                                                    

5.    文件的存取方法：指用户读写文件的方法。用户通过对文件的存取来完成对文件的修改、追加和搜索等操作。通常有三种存取方法，无论是采用哪种存取方法，都是首先查找出操作对象的逻辑地址，然后由逻辑地址映射到对应的物理地址，再对物理地址的有关信息进行操作。                                                              

文件的物理结构和存储设备

1.    文件的物理结构指文件在外存上的存储结构。它依赖于外存的物理存储介质。

2.    常见的文件物理结构：顺序结构（连续文件），链接结构（串联文件），索引结构（索引文件）。                                                                                          

磁盘调度算法：磁盘是可被多个进程共享的设备。当有多个进程都请求访问磁盘时，应采用一种适当的调度算法，对这些请求的服务顺序调整安排，旨在降低平均磁盘服务时间，达到公平、高效。

1.    先来先服务——FCFS

2.    最短寻道时间优先——SSTF：优先选择距当前磁头最近的访问请求进行服务，主要考虑寻道优先。

3.    扫描算法——SCAN：

4.    调度算法的选择                                                                                             

文件存储空间的管理：文件存储空间通常是分成若干个大小相等的物理块，并以块为单位来交换信息的。因此，文件存储空间的管理实质上是一空闲块的组织、分配和回收等问题。

1.    外存空闲块管理：                                                                                              

2.    空闲文件目录：把一个连续的未分配的区域称“空闲块”。将所有空闲块记录在一个表中，即空闲块表，其中空闲文件目录的每个表项对应一个由多个连续的空闲块构成的空闲区，主要包括： 空闲块数和第一个空闲块号。

                              分配空闲块                                                                                                                                    回收空闲块                                                                                                     

3.    空闲块链                                                                                                     

4.    成组链接法                                                                                               

                                      成组链接法的分配过程                                                                                                            成组链接法的回收过程                                                                                    

5.    位示图                                                                                                    

6.    

文件目录管理：文件目录是文件系统实现按名存取的一个有效方法。系统为每个文件编制一个目录表，内容包括，文件名、物理地址、存取控制信息。

1.    文件的组成                                                                                                     

2.    文件目录：把文件说明按一定的逻辑结构存放到物理存储块的一个表目中，该表目称为文件目录。文件目录可分为单级目录、二级目录和多级目录。       

                                                                    

3.    目录管理                                                                                                     

                               

文件存取控制：与文件的共享、保护和保密问题紧密相关。