操作系统第七章和第八章：文件管理
文件管理系统
文件系统：操作系统中的各类文件、管理文件的软件，以及管理文件所涉及到的数据结构等信息的集合。
文件的属性：类型，长度，地址，建立时间
文件系统模型：
文件的基本概念、操作
任何一个文件都有两种形式：逻辑结构和物理结构
逻辑结构：由若干记录构成
- 有结构文件（记录式文件）：
- 顺序文件
- 索引文件：通常简历索引表
- 索引顺序文件：
- 多级索引
- 无结构文件：大量的源程序、 可执行文件、 库函数等
- 有结构文件（记录式文件）：
物理结构：由若干数据块组成
外存分配方式：
连续分配：要求为每一个文件分配一组相邻接的盘块，文件目录中为每个文件建立一个表项，其中记载文件的第一个数据块地址及文件长度
——问题：
1. 要求有连续的存储空间。
2. 必须事先知道文件的长度链接分配：可通过在每个盘块上的链接指针，将同属于一个文件的多个离散的盘块链接成一个链表
- 隐式链接：每个盘块中都含有一个指向下一个盘块的指针
- 显式链接：把用于链接文件各物理块的指针，显式地存放在内存的一张链接表中（FAT为文件分配表）
问题：
1. 不能支持高效的直接存取
2. FAT需占用较大的内存空间- 隐式链接：每个盘块中都含有一个指向下一个盘块的指针
索引分配:为每个文件分配一个索引块(表)，再把分配给该文件的所有盘块号都记录在该索引块中
两级索引分配
文件存储空间的管理方法:（和内存管理类似）
空闲分区表：
空闲链表法：
位示图：利用二进制位0、1表示存储空间中存储块的使用状态。空闲分区:0，已分配分区:1（或者相反）——磁盘上的所有盘块都有一个二进制位与之对应
- 位示图的分配：
- 顺序扫描位示图，找到第一个0
- 将找到的第一个或第一组二进制转换为与之对应的盘块号
- 修改位示图map[i][j]=1
- 位示图需要的空间大小：需要占用的存储空间大小为：
磁盘容量（字节数）/ （8 * 数据块大小）
16GB的磁盘，若数据块大小为512字节，则位示图大小为4MB，大约需要占用8000个磁盘块的存储空间。
- 位示图的分配：
文件目录
要求：
- 实现“按名存取”
- 提高检索速度
- 文件共享
- 文件重名
文件控制块：
- 基本信息（文件名，类型）
- 地址
- 访问控制信息（所有者，口令等）
- 使用信息（创建时间，修改时间等）
目录结构：
单极目录结构：所有用户的全部文件目录保存在一张目录表中，每个文件的目录项占用一个表项
缺点：
1. 查找速度慢
2. 不允许重名
3. 不便于实现文件共享两级目录结构:主文件目录MFD、用户文件目录UFD
缺点：- 不便用户文件的逻辑分类；进一步解决重名、共享、检索效率等问题
层次目录结构（树形目录，无循环图）
目录查询技术
- 线性检索法：
- 在单极目录中，利用文件名顺序查找
- 在树型目录中，分层次顺序查找
- Hash方法：建立一张Hash索引文件目录，利用文件名生成Hash值保存（提高了检索速度）
- Hash冲突：在Hash值上添加了一个常数
文件共享
**同时存取：**允许同时读但不允许同时改
存取权限：其中read权限最低，delete最高
- read
- append
- update
- changeing protection
- delete
实现：
链接目录项实现法：文件目录项中设置一个链接指针，用于指向共享文件的目录项（只有当共享文件用户数为1时，才能删除共享文件）
索引节点实现法：文件的物理地址及其它的文件属性等信息，不再是放在目录项中，而是放在索引结点中
符号链实现法等：为使B能共享C的一个文件F，可以由系统创建一个LINK类型的新文件，也取名为F并将F写入B的目录中，以实现B的目录与文件F的链接；在新文件中只包含被创文件F的路径名
- 优点：能连接任何机器上的文件。
每增加一个连接，就增加一个文件名，各用户使用自己的名字去共享文件。 - 缺点：备份可能会产生多个拷贝。
- 优点：能连接任何机器上的文件。
磁盘容错与文件保护
安全性管理
系统级管理：防止未核准用户进入系统
- 实现：系统管理员首先为该系统的所有合法用户设置一张用户注册表
- 方法：通过核实该用户的用户名及口令来验证该用户使用系统的合法性
用户级管理：根据用户的性质、要求及访问的文件属性为用户分配“文件访问权限”
目录级管理：录级安全管理与用户权限无关，是为保护系统中的各种目录而设计的（只有系统内核才具有写目录的权利）
文件级管理 ：系统管理员或文件主设置文件属性
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