始址 0 14 19 28 6
块数 2 3 6 4 2
tr
14 18 22 26 30
mail
19 23 27 31
list
28
24
6.2.2 文件的物理结构
2.链接文件
链接文件：一个文件的信息存放在若干不连续的物理 盘块中，各块之间通过指针连接，前一个物理盘块指向下 一个物理盘块，链接成一个队列。 优点： 链接结构可以消除大量的外部碎片，提高外存利用率 无需知道文件的长度，增删改方便 链接方式 隐式链接 显式链接
20
6.2.1 文件逻辑结构的类型
2.顺序文件
对顺序文件的读/写操作
定长记录顺序文件：例：顺序读，易于定位 变长记录([记录长度|记录内容],…)不易定位,只能顺序读取
优/劣
批处理时效率是所有逻辑文件中最高的，可存在于磁带上； 交互应用时“效率低”， 尤其是对变长记录的顺序文件；
2.顺序文件 文件是记录的集合。文件中的记录可以是任意顺序的， 因此，它可以按照各种不同的顺序进行排列。一般地，可归 纳为以下两种情况： 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。
顺序结构。
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； 按其英文字母顺序排序。
…
长度 m m0 m1
指针 ptr
R0 R1
…
i
…
mi
Ri
…
索引表
逻辑文件
23
6.2.1 文件逻辑结构的类型
4.索引顺序文件
将顺序文件中若干记录分为一组，每组的第一项 在索引表中占一项。
键 An Qi Bao Ron g Ch en Lin 逻辑地址 姓 名 An Qi An Kang 其它属性
用户与文件系统交互的接口； 用户可通过键盘终端键入命令，取得文件系统的服务。
(2) 程序接口。
用户程序与文件系统的接口； 用户程序可通过系统调用来取得文件系统的服务。
10
6.1.2 文件系统的任务与功能
文件系统的主要目标是提高外存空间的利用率。文件 系统的主要功能： 1.文件存储空间的管理 2.目录管理 3.文件读/写管理 4.文件安全性管理 5.向用户提供接口
增加、删除记录涉及到排序问题，开销大；
21
对顺序文件的读/写操作
R0 R1 R2 R3
„
L L L L
0 L 2L 3L 4L Wp tr L (i＋1 )L
L0 R0 L1 R1
„
0 L0 L1 L0 ＋1 L0 ＋L1 ＋2
i－1
Rp tr
Ri
„
L
Li Ri
„
k ＝0
∑(Lk ＋1 ) ∑(Lk ＋1 )
第六章 文件系统
操作系统 OS
CPU管理 (进程管理)
存储器管理 (内存管理)
设备管理 （I/O）
文件管理 （数据和代码）
接口管理
1
6.1 文件管理概述
文件系统的引入
所有的计算机应用程序都要：存储信息，检索信息,由于内存 容量限制，且不能长期保存，需要把这些信息以文件的方式 存放在外存中，需要时再调入内存。 若由用户直接管理文件，对用户的要求较高： 1.熟悉外存特性 2.了解文件属性及存放位置 3.在多用户环境下，保证文件安全性和一致性
11
6.1.3 文件的分类、属性、操作
1.文件的分类
分类的目的：
为了更好的管理和控制文件；
操作系统把文件类型作为扩展名缀在文件名的后面， 在文件名与扩展名之间用“.”分开。
12
操作系统中常见的文件
压缩文件： *.zip、*.arj、*.rar、*.lzh、*.jar 图像文件： *.bmp 、*.gif 、*.jpeg 、*.psd 、*.cdr 文本文件: *.txt 、 *.doc 、 *.csv 、 *.ppt 、*.wps
文件目录管理的要求如下：
实现“按名存取”—目录管理的基本要求 提高对目录的检索速度
文件共享
允许文件重名
35
6.3.1 文件控制块和索引结点
序一致。
2.顺序访问速度快
缺点：
1.要求有连续的存储空间，容易产生许多外部碎片； 2.必须事先知道文件的长度。（如文件的动态增长，日志文件等）
26
count
0 4 8 12 16 20 1 5 9 13 17 21 25 29 2 3 7 11 15
文件目录
f
6 10
文件名 count tr mail list f
数据项 1
数据项 2
„
数据项 n
5
6.1.1 文件和文件系统的概念
2.文件系统
文件系统是操作系统中负责文件管理和存储的一组 系统软件。 文件系统可分为三个层次：
对象及其属性说明 对对象进行操纵和管理的软件集合
文件系统接口
6
文件系统模型
文件系统接口 逻辑文件系统 对对象操纵和管理 的软件集合 基本I/O管理程序（文件组织模块） 基本文件系统（物理I/O层） I/O控制层(设备驱动层) 对象及其属性说明
1.有结构文件：记录式文件
记录长度：
1.定长记录文件 2.变长记录文件
记录组织方式：
1.顺序文件 2.索引文件 3.索引顺序文件
2.无结构文件：流式文件
以字节为单位，利用读/写指针进行访问。 Unix把所有 文件看作流式文件。文件的逻辑结构由用户程序自己解释。
19
6.2.1 文件逻辑结构的类型
文件信息保存在目录结构里
16
6.1.3 文件的分类、属性、操作
3.文件操作
（1）对记录的操作
l 检索所有记录
（2）对文件的操作
l 创建文件 l 读文件 l删除文件 l 写文件 l 截断文件 l 设置文件的读/写位置
l 检索单个记录
l 插入一个记录 l 修改一个记录
l删除一个记录
打开关闭操作
打开：将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（索引）返回给用户
声音文件:
视频文件:
*.mp3 、 *.mid 、*.voc 、*.wav
*.mpeg 、*.avi 、*.rm 、*.rmvb
其他文件:
……
*.exe 、*.dll 、*.mdf 、*.bat ……
13
6.1.3 文件的分类、属性、操作
1.文件的分类
（1）按用途分类：
系统文件。系统软件构成的文件，只允许用户调用不能读写； 如.com 用户文件。用户的源代码、可执行文件或数据等。 库文件。由标准子程序及常用的例程等所构成的文件。如.lib
2.链接文件 3.索引文件
顺序式的文件结构
链接式的文件结构 索引式的文件结构
25
6.2.2 文件的物理结构
1.连续文件
连续文件是把一个文件中逻辑上连续的信息存放在介 质上依次相邻的块中所形成的文件，又称顺序文件。连续 分配要求为每一个文件分配一组相邻接的盘块。 优点：
1.顺序访问容易；逻辑文件中的记录顺序与存储器中的文件占用盘块的顺
3.链接表是一个全局分配表，常驻内存, 浪费空间；
31
6.2.2 文件的物理结构
3.索引文件
一个文件的信息存放在若干不连续物理块中，系 统为每个文件建立一个专用数据结构---索引表，
并将这些块的块号存放在一个索引表中。
索引文件的分类：
1.单级索引文件
2.多级索引文件
32
优点：直接访问，不会产生外部碎片 缺点：索引分配方式不适于小文件 索引分配方式
（4）逻辑结构
有结构（记录式） 无结构（stream 流式）
（5）物理安排
顺序文件 链接文件 索引文件
15
6.1.3 文件的分类、属性、操作
2.文件的属性
Name 文件名 Identifier 内部标识符 Type 文件类型 Size 文件长度 Location 文件物理位置 Time/date 文件建立时间 文件保护权限 ……
i
Lik ＝0(a来自 定长记录文件(b) 变长记录文件
22
6.2.1 文件逻辑结构的类型
3.索引文件
由变长记录组成的顺序文件不易直接存取，因此，为其建立一有 序的索引表，对索引采用折半查找，速度更快 特点：提高了速度，增加了存储开销—存放索引文件 增、删记录时，对索引表作相应的修改。
索引号 0 1
7
6.1.1 文件和文件系统的概念
（1) 对象及其属性。文件系统管理的对象有： ① 文件。 它作为文件管理的直接对象。 ② 目录。 方便用户和提高对文件存取速度的关键。 ③ 磁盘(磁带)存储空间。 文件和目录必定占用存储空间，对这部分空间的 有效管理； 提高外存的利用率； 提高对文件的存取速度。
（2）按文件中的数据形式分类
源文件。由源程序和数据构成的文件，由ASCII字符或汉字组成 目标文件。由编译程序编译而成的文件，二进制组成。 .OBJ 可执行文件。由目标文件链接而成的文件。.EXE
14
6.1.3 文件的分类、属性、操作
1.文件的分类
（3）存取控制
只读文件 读/写文件 只执行文件
显然，用户不能胜任，也不愿意承担，从而引入文件系统。
2
6.1.1 文件和文件系统的概念
文件是具有符号名的一组相关信息的集合。
存放在外存上； “按名存取”；
3
6.1.1 文件和文件系统的概念
文件系统中的数据可分为：文件、记录、数据项