操作系统-18-文件基础

前言

1. 文件的属性

• 文件名
  主要是给用户看，同一个目录下不允许重名文件
• 标识符
  一个系统内各文件标识符唯一，对用户毫无可读性，给操作系统看的
• 类型
  文件扩展名
• 位置
  文件存放路径，给用户看的，在外存中的地址用户是看不到的
• 大小
• 创建时间
• 上次修改/访问时间
• 所有者信息
• 保护信息

2. 文件的逻辑结构

2.1 无结构文件

2.2 有结构文件

• 又叫做 记录式 文件，比如数据库表，由一组相似的记录组成

• 记录是一组相关的数据线的集合，每条记录有一个数据项可作为关键字

• 根据记录的长度是否相等，可以分为

  • 定长记录

  

  • 可变长记录

****

有结构文件的逻辑结构

2.2.1 顺序文件

• 链式存储
  逻辑上相邻的记录，在物理上离散存储。
  ​无论是定长/可变长记录，都无法实现随机存取，只能从链头开始遍历

• 顺序存储

  逻辑上相邻的记录，在物理上也相邻。
  没有说明的情况下，顺序文件指采用顺序存储的顺序文件

  • 可变长记录
    无法实现随机存取

  • 定长记录
    可以实现随机存储。如果采用串结构(记录顺序与关键字无关)，无法快速找到某个关键字对应的记录，如果采用顺序结构(记录按关键字排序的)，可以使用折半查找快速找到记录

2.2.2 索引文件

• 索引表本身是定长记录的顺序文件，
• 索引表项包含索引号，长度，指针，真正的记录可以在物理上离散存储。
• 索引号可以是关键字，这样就能折半查找加快检索速度，用于对信息处理及时性要求高的场合，解决了顺序文件增删不便的问题 可以用不同的数据项建立多个索引表

2.2.3 索引顺序文件

• 将记录分组，每一个组对应一个索引表项
• 检索记录时先检索索引表，找到分组，再顺序查找分组
• 记录过多时，可以建立多级索引表 记录N的表，平均查找次数是N/2

1. 索引文件的缺点

索引顺序文件的效率分析：

• 多级索引顺序文件

3. 文件的目录结构

3.1 文件控制块

• 一个FCB 对应一个文件，一个FCB就是一个目录项，
• FCB的有序集合叫“文件目录”
• FCB包含了文件的基本信息，存取控制信息，使用信息等等，最重要的是文件名、文件存放的物理地址 对目录的操作:搜索、创建文件、删除文件、显示文件、修改文件

• 对目录的操作分类

3.2 目录结构

3.2.1 单级目录结构

3.2.2 两级目录结构

3.2.3 多级目录结构(树形目录结构)

• 共享不方便

• 从根目录出发的路径叫做绝对路径

• 从当前目录出发的路径叫做相对路径

3.2.4 无环图目录结构

• 树形目录结构能够便于实现文件分类，但是不利于文件共享
• 为此在树形目录结构的基础上增加一些指向同一节点的有向边

3.3 索引节点

• FCB 的问题

• 存放在磁盘上的索引节点叫做磁盘索引节点
• 当文件被打开的时候，磁盘索引节点复制到内存索引节点中

4. 文件的基本操作

• 创建文件(creat)
  • 在外存中找到文件所需的空间
  • 根据文件路径找到对应的目录，创建文件对应的目录项

• 删除文件(delete)
  • 根据文件路径找到对应的目录文件，找到文件名对应的目录项
  • 回收文件占用的磁盘块
  • 删除目录项

• 打开文件(open)
  • 根据路径找到目录文件，找到文件名对应的目录项，检测用户的权限
  • 将目录项复制到该进程在内存中的打开文件表中，返回表目编号(索引号/文件描述符FD)

• 关闭文件(close)
  • 删除进程的打开文件表的对应项
  • 回收分配给该文件的内存空间等资源
  • 系统打开文件表的打开计数器count -= 1 (归零时删除该项)

• 读文件(read)
  • 需要提供进程打开文件表中的索引号，读入的数据量，数据在内存中存放的位置
  • 从读指针指向的外存位置读取指定大小的数据到指定的内存区域

• 写文件(write)
  • 需要提供打开文件表中的索引号，写出的数据量，写回外存的数据位置(写指针指向)

5. 文件共享

5.1 基于索引节点的共享（硬链接）

• 索引节点里面放了一个链接计数器 count

5.2 基于符号链的共享（软链接）

• 系统会创建一个Link 类型的新文件
  • 新文件的路径名只被视为是符号链
  • 在利用符号链实现文件共享时候
    • 只有文件的拥有者才拥有指向其索引节点的指针
    • 共享该文件的其他用户只有该为文件的路径名

6. 文件保护

1. 口令保护
2. 加密保护
3. 访问控制

7. 文件的系统层次结构

举个例子：

参考书籍：《王道考研计算机操作系统》

参考博客 ：https://mubu.com/doc/Cd-Y4YOfkh#o-1d01735b78f18c07f