13 第六章 文件管理 6.1-6.3.pptx

第1页：第六章 文件管理封面

第六章 文件管理：本页为《计算机操作系统》课件封面，标注课程名称与英文名称 Operating Systems，并列出 WINDOWS、UNIX、LINUX 等常见操作系统类型。

第2页：第六章 内容目录

第六章 内容目录

• 第六章文件管理
• 文件和文件系统
• 文件的逻辑结构
• 外存分配方式
• 目录管理
• 文件存储空间管理
• 文件共享与保护

第3页：数据抽象与信息的加工

数据抽象与信息的加工：数据抽象加工信息概述生产生活组织——数据结构处理——数据库存储——文件系统传输——计算机网络文件是指具有文件名的若干相关元素的的集合。

第4页：6.1文件和文件系统

6.1文件和文件系统

• 6.1文件和文件系统6.1.1文件、记录和数据项1．数据项
• 最低级的数据组织形式
• (1)基本数据项
• 数据组织中可命名的最小逻辑数据单位
• (2)组合数据项2．记录
• 描述对象某属性的相关数据项的集合
• 关键字是惟一能标识一个记录的数据项

第5页：文件的概念与分类

文件的概念与分类

• 文件和文件系统3．文件
• 由创建者定义且有文件名的相关元素集合
• 可分为
• 有结构文件
• 由若干个相关记录组成
• 无结构文件
• 被看成是一个字符流
• 文件的属性可包括：a.类型；b.长度；c.物理位置；d.建立时间等

第6页：文件、记录和数据项之间的层次关系

文件、记录和数据项之间的层次关系：文件、记录和数据项之间的层次关系。

第7页：6.1.2文件类型和文件系统模型

6.1.2文件类型和文件系统模型

• 文件类型1)按用途分类
• 系统文件；用户文件；库文件；2)按数据形式
• 源文件；目标文件；可执行文件；3)按存取控制属性
• 只执行；只读；读写；4)按组织形式和处理方式
• 普通文件；目录文件；特殊文件

第8页：6.1.3文件操作

6.1.3文件操作

• 6.1.3文件操作1．最基本的文件操作
• (1)创建文件
• (2)删除文件
• (3)读文件
• (4)写文件
• (5)截断文件:即将原有文件的长度设置为0，或者说是放弃原有的文件内容
• (6)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，是从所设置的位置开始操作

第9页：文件“打开”

文件“打开”

• 当前OS所提供的大多数对文件的操作过程：1.检索文件目录，找到指定文件的属性及其在外存上的位置；2.对文件实施相应的操作，如读文件或写文件等
• 为了避免多次重复地检索目录
• 在大多数OS中都引入了“打开”(open)这一文件系统调用
• 当用户第一次请求对某文件进行操作时，先利用open系统调用将该文件打开

第10页：文件打开与读写的步骤

文件打开与读写的步骤

• 基本操作
• 文件“打开”1.将文件属性从外存拷到内存中打开文件表的一表目中2.将其编号返回给用户
• 系统可利用该编号到打开文件表中去查找
• 文件“关闭”
• OS将会把该文件从打开文件表中的表目上删除掉
• 其它文件操作a.对文件属性进行操作。b.对目录进行操作

第11页：6.2文件的逻辑结构

6.2文件的逻辑结构

• 文件的逻辑结构（文件组织）
• 从用户观点出发，所观察到的文件组织形式
• 是用户可以直接处理的数据及其结构
• 它独立于物理特性
• 文件的物理结构（文件的存储结构）
• 是指文件在外存上的存储组织形式
• 与存储介质的存储性能有关

第12页：文件逻辑结构的类型

文件逻辑结构的类型

• 文件的逻辑结构6.2.1文件逻辑结构的类型1．有结构文件
• 在记录式文件中，每个记录都用于描述实体集中的一个实体，各记录有着相同或不同数目的数据项
• 记录的长度可分为定长和不定长两类。2．无结构文件
• 以字节为单位的流式文件
• Unix中，所有的文件被看成流式文件
• 流式文件多采用读/写指针来指下一要访问的字符

第13页：定长记录和变长记录

定长记录和变长记录

• 定长记录
• 指文件中所有记录的长度都是相同的
• 所有记录中的各数据项都处在记录中相同的位置
• 具有相同的顺序和长度
• 文件的长度用记录数目表示
• 变长记录
• 指文件中各记录的长度不相同
• 在处理前，每个记录的长度是可知的

第14页：顺序文件与索引文件

顺序文件与索引文件

• 逻辑结构
• (1)顺序文件
• 由一系列记录按某种顺序排列所形成的文件
• (2)索引文件
• 当记录为可变长度时，通常为之建立一张索引表
• 为每个记录设置一个表项
• (3)索引顺序文件
• 为文件建立一张索引表，为每一组记录中的第一个记录设置一个表项

第15页：有结构文件与无结构文件

有结构文件与无结构文件：文件逻辑结构的类型文件逻辑结构有结构文件（记录式）无结构文件（流式）定长记录变长记录顺序文件索引文件索引顺序文件。

第16页：顺序文件的排列方式

顺序文件的排列方式

• 6.2.2顺序文件
• 可以按照各种不同的顺序进行排列
• ①串结构
• 各记录之间的顺序与关键字无关。通常的办法是由时间来决定
• ②顺序结构
• 文件中的所有记录按关键字(词)排列。出生时间性别姓名学号记录号赵11钱32孙43李54

第17页：顺序文件的优缺点

顺序文件的优缺点

• 6.2.2顺序文件3．顺序文件的优缺点a.对诸记录进行批量存取时，存取效率高。b.交互应用场合的查找/修改记录性能差。c.增加/删除记录比较困难
• 运行记录文件，或称为事务文件
• 只有顺序文件才能存储在磁带上，并能有效地工作

第18页：6.2.3索引文件

6.2.3索引文件

• 可为变长记录文件建立一张索引表
• 主文件中的每个记录在索引表中设有一相应的表项
• 索引表是按记录键排序的
• 索引表本身是一个定长记录的顺序文件
• 可以方便地实现直接存取。Ai=i×L

第19页：

第20页：索引文件的优缺点

索引文件的优缺点

• 索引文件
• 优点
• 检索速度快
• 主要用于对信息处理的及时性要求较高的场合
• 缺点
• 存储费用高，因为除了主文件外，还需配置一张索引表
• 每个记录都有一个索引项

第21页：6.2.4索引顺序文件

6.2.4索引顺序文件

• 索引顺序文件是最常见的一种逻辑文件形式
• 有效地克服了变长记录文件不便于直接存取的缺点
• 所付出的代价也不算太大
• 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，为每组中的第一个记录建立一个索引项
• 实现了组间索引，组内顺序

第22页：索引顺序文件的组织方式

索引顺序文件的组织方式：索引顺序文件。

第23页：索引顺序文件检索示例

索引顺序文件检索示例：Page232025/9/4。

第24页：6.3外存分配方式

6.3外存分配方式

• 目前常用的外存分配方法
• （1）连续分配（顺序分配）
• （2）链接分配
• （3）索引分配

第25页：连续分配方式

连续分配方式

• 连续分配1．连续分配方式
• 为每一文件分配一组相邻盘块
• 可把逻辑文件中的记录顺序地存储到邻接的各物理盘块中
• 这样所形成的文件结构称为顺序文件结构
• 此时的物理文件称为顺序文件
• 该分配方式保证了逻辑文件中的记录顺序与存储器中文件占用盘块的顺序的一致性

第26页：磁盘空间的连续分配

磁盘空间的连续分配：磁盘空间的连续分配。

第27页：连续分配的主要优点

连续分配的主要优点

• 2．连续分配的主要优缺点
• 连续分配的主要优点如下
• (1)顺序访问容易，支持顺序存取和随机存取
• (2)顺序访问速度快
• 磁头的移动距离最少，对文件访问的速度是几种存储空间分配方式中最高的一种。b+2文件起始块号b=10

第28页：连续分配的主要缺点

连续分配的主要缺点

• 2．连续分配的主要优缺点
• 连续分配的主要缺点如下
• (1)要求有连续的存储空间
• 会产生许多外部碎片，降低利用率
• 如定期紧凑消除碎片又需花机器时间
• (2)须事先知道文件的长度
• 对动态增长文件较难
• 必须事先估计文件的长度

第29页：6.3.2链接分配

6.3.2链接分配

• 隐式链接
• 显式链接

第30页：隐式链接

隐式链接

• 1.隐式链接
• 在文件目录的每目录项中，须含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指针
• 每一个物理块中设有一个指针，指向下一个物理块的位置

第31页：磁盘空间的链接式分配文件

磁盘空间的链接式分配文件：磁盘空间的链接式分配文件名始址末址jeep 9 25文件目录01234567891011121314151617181920212223242526272829303111016-125。

第32页：隐式链接的主要问题

隐式链接的主要问题

• 隐式链接
• 隐式链接分配方式的主要问题在于
• 它只适合于顺序访问
• 它对随机访问是极其低效的
• 若要访问第i个盘块，必须读出前i-1个
• 只通过链接指针来将一大批离散的盘块链接起来
• 可靠性较差
• 只要其中的任何一个指针出现问题，都会导致整个链的断开

第33页：显式链接

显式链接

• 2．显式链接
• 把链接文件各物理块的指针，显式地存放在内存中一链接表中。在整个磁盘仅设置一张该表
• 查找记录的过程是在内存中进行的,因而可显著提高检索速度，且大大减少了访问磁盘的次数

第34页：显式链接的FAT示例

显式链接的FAT示例：显式链接012345678910111213141516171819202122232425262728293031。

第35页：作业

作业：作业。