计算机操作系统:4文件管理-学习笔记

4.1 文件系统基础

文件的概念

  • 组成
    • 数据项
    • 记录(一组相关数据项的集合)
    • 文件
      • 记录式文件
      • 流式文件
  • 属性
    • 根据系统确定具体属性内容,通常有名称、标识符、类型等等
  • 基本操作
    • 创建文件
    • 写文件
    • 读文件
    • 重定位(重设文件位置)
    • 删除文件
    • 截断文件

文件打开

  • 创建 FCB(File Control Block):包含文件指针、文件打开计数、文件磁盘位置、访问权限

文件的逻辑结构

  • 无结构文件
  • 有结构文件
    • 顺序文件
    • 索引文件
    • 索引顺序文件
    • 直接文件或散列文件

目录相关

  • 文件控制块
  • 索引节点
  • 目录结构
    • 目标功能:搜索、创建、删除、显示目录、修改目录
    • 目录结构分类
      • 单级目录结构
      • 两级目录结构:按用户划分区间
      • 多级目录结构:树形目录结构
      • 无环图目录结构:方便共享

文件共享

  • 基于索引节点方式的共享(硬链接)
  • 利用符号链实现文件共享(软链接)

文件保护

  • 访问类型:读、写、执行、添加、删除、查看文件名文件属性
  • 访问控制方式
    • 用户分组:拥有者、组、其他
    • 限制方式
      • 口令:限于操作系统的限制,且口令存在操作系统中,不安全
      • 密码:对文件直接加密,但读文件需要额外的解密计算开销

4.2 文件系统实现

文件系统层次结构

  1. 用户调用接口
  2. 文件目录系统
  3. 存取控制验证系统
  4. 逻辑文件系统与文件信息缓冲区
  5. 物理文件系统
  6. 辅助分配模块
  7. 设备管理程序模块

目录实现

  • 线性表
  • 哈希表

文件实现

  • 文件分配方式
    • 连续分配
    • 链接分配
      • 隐式链接分配:链接指针放在每个文件块中
      • 显示链接分配:将链接指针单独存放在一张表中
    • 索引分配
      • 链接式索引:打文件索引慢
      • 多层索引:小文件索引慢
      • 混合索引:兼顾
  • 文件存储空间管理
    • 分区:文件卷(如C盘 E盘)
    • 空闲块管理
      • 空闲表法:顺序表记录空闲的起始地址和空闲的长度,也有类似首次适应、循环首次适应等算法,通常为了增删快捷需要用链表
      • 空闲链表法:将空闲的盘块链接起来
      • 位视图法:一位代表一个盘块
      • 成组链接法:空闲链表法的加强版,方便批量分配

4.3 磁盘组织与管理

磁盘的结构

  • 物理结构
    • 磁臂
    • 磁头
    • 盘面
      • 磁道
  • 逻辑地址
    • 柱面号*盘面号*扇区号(块号)

磁盘调度算法

  • 指标
    • 寻道时间
      • 磁臂启动时间
      • 磁臂移动时间
    • 旋转延迟时间
    • 读取时间
  • 算法
    • FCFS(First Come First Served):先来先服务算法
    • SSTF(Shortest Seek Time First):最短寻找时间优先
    • SCAN:扫描算法
    • LOOK:不到头扫描算法
    • C-SCAN(Circular SCAN)循环扫描算法
    • C-LOOK:不到头循环扫描算法

磁盘块号分配

  • 交替编号

磁盘管理

  • 磁盘初始化
    • 分扇区:低级格式化
    • 分区(建立文件系统):逻辑格式化
  • 引导块
    • 通常存ROM
  • 坏块

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