I/O控制层(设备驱动程序) ——启动I/O操作和对 设备发来的中断信号处理；
基本文件系统(物理I/O层) ——处理内存与磁盘 系统之间数据块的交换；
基本I/O管理程序(文件组织模块) ——完成与I/O 有关的大量事物：选择文件所在的设备、地址映 射、空闲盘块的管理、I/O缓冲的指定；
逻辑文件系统——处理文件和记录的相关操作；
另一类是有关目录的，如创建一个目录，删除一 个目录，改变当前目录和工作目录等；
用于实现文件共享的系统调用和用于对文件系统 进行操作的系统调用等。
文件的结构
（1）文件的逻辑结构 用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文 件的物理特性，又称为文件组织；
(2) 文件的物理结构 又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存 储组织形式；
其长度以字节为单位。对流式文件的访问，采用 读写指针来指出下一个要访问的字符。
在UNIX系统中，所有的文件都被看作是流式文 件，系统不对文件进行格式处理；
顺序文件逻辑记录的排序
第一种是串结构，各记录之间的顺序与关键字无 关，按存入时间的先后排列；
第二种情况是顺序结构，指文件中的所有记录按 关键字(词)排列。可以按关键词的长短从小到大排 序，也可以从大到小排序；或按其英文字母顺序 排序；
文件系统的接口
(1) 命令接口 (2) 程序接口
文件操作
创建文件——系统要为新文件分配必要的外存空 间，并在文件系统的目录中为之建一个目录项；
删除文件——系统应先从目录中找到要删除文件 的目录项，使之成为空项，然后回收该文件所占 用的存储空间；
读文件——须在系统调用中给出文件名和文件被 读入的内存目标地址；
文件“关闭”操作
如 果 用 户 不 再 需 要 对 该 文 件 实 施 相 应 的 操 作 时 ， 可利用“关闭”(close)系统调用来关闭此文件， OS把该文件从打开文件表中的表目上删除掉。
其它文件操作
OS提供了有关文件操作的系统调用：
一类是有关对文件属性进行操作的，即允许用户 直接设置和获得文件的属性；
文件逻辑结构的类型
有结构文件 由一个以上的记录构成的文件； 无结构文件 由字符流构成的文件；
有结构文件
根据记录长度 (1)定长记录 (2)变长记录 根据用户和系统管理上的需要 (1)顺序文件 (2)索引文件 (3)索引顺序文件
无结构文件
无结构文件又称流式文件，构成文件的基本单位 是字符，文件是有逻辑意义的、无结构的一串字 符的集合。
在交互应用场合，用户要求查找或修改单个记 录，便要逐个地查找诸记录,性能就可能很差；
增加或删除一个记录，比较困难；
索引文件
为变长记录文件建立一张索引表，对主文件中 的每个记录，在索引表中设一个相应的表项，用 于记录该记录的长度L以及指向该记录的指针； 根据用户提供的关键字，利用折半查找法去检 索索引表，从中找到相应的表项； 利用该表项中给出的指针值，去访问所需的记 录;
找到该记录所在记录组中第一个记录的表项，从中得 到该记录组第一个记录在主文件中的位置；
再利用顺序查找法去查找主文件，从中找到所要求的 记录；
i0
R0 R1 R2 R3
Rptr Ri
…
0 L
L0
L L
R0
L
2L
L
3L
L1 R1
4L
…
Wptr
L
Li
L (i+1)L
Ri
0 L0
L0+1 L1
L0+L1+2iLeabharlann 1∑(L k+1)
K=0
Li i
∑(L
K=0
k
+1)
…
…
(a) 定长记录文件
(b)变长记录文件
定长和变长记录文件
最佳应用场合是在对诸记录进行批量存取时， 即每次要读或写一大批记录；
对象及其属性
文件管理系统管理的对象有：
文件——文件管理的直接对象；
目录——方便用户对文件检索和存取。包含文件 名和文件属性的说明；
磁盘存储空间——对文件和目录占用的外存空间 进行管理，可以提高外存利用率，加快文件的 检索速度。
这是文件管理系统的核心部分。主要功能包括： 对文件存储空间的管理； 对文件目录的管理； 将文件的逻辑地址转换为物理地址的机制； 对文件读和写的管理； 对文件的共享与保护等功能；
对顺序文件的读/写操作
对于定长记录文件，如果要查找第i个记录，第i 个记录相对于第一个记录首址的地址为：
Ai= i×L
对于变长度记录文件，要查找第i个记录，要顺 序地查找每个记录，获得相应记录的长度Li，然 后按下式计算出第i个记录的首址。假定在每个 记录前用一字节指明该记录的长度，则：
i 1
Ai Li i
写文件——须在系统调用中给出文件名和文件 在内存中的源地址；
截断文件——文件内容需要全部更新时，将原 文件的长度设置为0；
设置文件的读/写位置——用于设置文件读写指 针的位置，以便每次读写文件时，不是从其开始 端开始，而是从所设置的位置处开始；
文件的“打开”操作
系统将指名文件的属性从外存拷贝到内存打开文件 表的一个表目中，并将该表目的编号返回给用户。 用户再要求对该文件进行操作时，系统直接利用索 引号到打开文件表中去查找，从而避免了对文件的 再次检索。
索引号 长度m 指针ptr
0
m0
1
m1
…
i
mi
…
索引表
…
…
R0 R1
Ri
逻辑文件
索引顺序文件
是顺序文件和索引文件相结合的产物； 将顺序文件中的所有记录分为若干个组，为顺序 文件建立一张索引表； 在索引表中为每组中的第一个记录建立一个索引 项，含有该记录的键值和指向该记录的指针;
检索时，先利用用户提供的关键字,按某种查找算法去 检索索引表；
读写文件 普通文件
按组织形式和处理方式分类 目录文件 特殊文件
文件系统
文件系统是指操作系统中各类文件、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。
用户（程序）
文件系统接口
逻辑文件系统
对对象操纵 和管理的软 基本I/O管理程序(文件组织模块)
件集合
基本文件系统(物理I/O层)
I/O控制层(设备驱动程序)
第六章
文件管理
文件
文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组 相关元素的集合。可分为有结构文件和无结构文 件两种。
文件
记录1
记录2
…
记录n
数据项1 数据项2 …
数据项n
文件类型
系统文件 按用途分类 用户文件
库文件 源文件
按数据形式分类 目标文件 可执行文件
只执行文件 按存取控制属性分类 只读文件