操作系统4-文件管理

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操作系統4-文件系統

文件

1. 文件是計算機系統中信息存放的一種組織形式

2. 文件的分類

   • 系統文件
   • 庫文件：系統為用戶提供的各種庫函數和實用程序等，用戶只能實用不能修改。
   • 用戶文件

3. 文件的性質

   • 普通文件
   • 目錄文件：記錄目錄裡面的文件列表信息
   • 設備文件：把設備作為文件管理和使用(typical Linux)

4. 文件屬性：指定文件的類型、操作特性和存取保護等信息，存放在文件所在目錄的目錄文件中。

   MS-DOS系統中：文件屬性佔目錄的一個字節

5. 文件結構

   • 邏輯結構：強調文件信息項的構成方式和用戶的存取方式
     • 記錄式文件：文件頭要包含文件的各種控制信息和說明信息
     • 流式文件：只有文件的內容，沒有額外的內容。現在操作系統都是流式文件，由應用程序解釋和處理文件。
   • 物理結構：文件在存儲設備上的存儲結構

6. 文件存取

   • 順序存取：文件讀取時，讀寫指針指向第一個信息項
   • 隨機存取：存取操作時指定存取的位置。

文件物理結構

1. 連續文件：文件按邏輯塊的順序存放在硬盤連續的物理存儲塊中。

   文件目錄記錄文件的長度和第一個存儲塊的塊號。

   缺點：不利於文件的動態增長，不利於文件的插入和刪除。

2. 索引文件

   不連續地存儲在物理塊中，文件目錄記錄文件的邏輯塊和物理塊之間的對應關係。

   顯然索引文件結構比連續文件結構更加適合更加頻繁更改的文件。

3. 串聯文件

   不連續地存儲在物理塊中，每個存儲塊有一個指針指向下一個存儲塊。

   不利於文件的隨機存取。

   串聯文件的應用：FAT文件系統

FAT文件系統(File Allocation Table)

1. 文件分配表(FAT表)

   FAT系統應用了串聯文件的結構，但是將每個文件的next指針統一地有序地存儲在了一個表中，稱為FAT表。

   訪問方式：如果當前的存儲塊號是i，那麼下一個存儲塊的地址就是FAT(i)。

   所以可以說FAT系統巧妙地結合索引和串聯系統的特點。

2. 扇區

   磁盤上最小的可尋址的存儲單元(512字節)

3. 簇(cluster) = 存儲塊

   設備的最小存取單元，固定數量的扇區

   示例：

   • 369KB硬盤：簇 = 2個扇區(1024字節)
   • 2GB硬盤：簇 = 64個扇區(32KB)

   一般硬盤容量越大，簇包含的扇區數量越大。

   FAT元素數目和簇的數目一致，FAT元素的寬度與可以標識的簇的數量的關係為\(2^n\)。

   磁盤容量 = FAT長度 * 簇扇區數 * 扇區大小

   常說的FAT16文件系統就是說FAT表支持的最大的元素寬度為16位，能標識的簇容量為\(2^{16}\)位。通過FAT長度計算出來磁盤容量就是FAT支持的最大磁盤分區容量。

4. FAT16格式化的磁盤

   啟動扇區	FAT1	FAT2	根目錄	其他目錄和文件

   FAT1和FAT2的內容一致，為了防止被破壞而有一個備份。

存儲空間管理

記錄磁盤使用情況，管理和分配、回收存儲空間

1. 空閒文件目錄

   • 空閒文件：把連續空閒區看成一個特殊文件
   • 空閒文件目錄：每個表項對應一個空閒文件，記錄有第一個空閒塊號，空閒塊個數和響應的物理塊號。

2. 空閒塊鏈

   把所有的空閒塊鏈接在一起，當申請者需要空閒塊時，從鏈頭開始搜索空閒塊直到遇到合適的空閒塊。回收空間時，把釋放的空閒塊逐個加在鏈尾。這個和內存管理的機制是一樣的。

3. 位示圖

   從內存中劃出若干個字節，每個bit表示一個存儲塊空閒或佔用。1表示空閒。

文件目錄管理

1. 文件目錄

   記錄文件名和存放地址的目錄表

   具有將文件名轉換為物理地址的功能

   還記錄有文件屬性

2. 目錄文件：文件目錄以文件形式存與外存，這個文件叫做目錄文件。

3. 目錄結構

   不同系統的結構不一樣

   • DOS系統(32字節)：文件名 擴展名 屬性 保留 時間日期 首塊號 大小
   • Unix
     • 索引節點
     • 文件目錄項中的文件名和其他屬性信息分開，後者單獨組成一個定長數據結構：索引節點i_node

典型的文件系統

FAT16 FAT32 (Microsoft patent)

NTFS

EXT2 EXT3 EXT4 (Linux)

操作系统4-文件管理

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原文地址：https://www.cnblogs.com/lunar-ubuntu/p/12490091.html