操作系统 -文件管理

文件操作：

File is an abstract data type

 Create

 Write

 Read

 Reposition within file

 Delete

 Truncate

 Open(Fi) – search the directory structure on disk for entry Fi, and move the content of entry to memory

 Close (Fi) – move the content of entry Fiin memory to directory structure on disk

文件访问方式：

1Sequential Access

2 Direct Access

基于目录的操作 perations Performed on Directory

 Search for a file

 Create a file

 Delete a file

 List a directory

 Rename a file

 Traverse the file system

设置目录的作用：Organize the Directory (Logically) to Obtain

 Efficiency – locating a file quickly

 Naming – convenient to users

 Two users can have same name for different files

 The same file can have several different names

 Grouping – logical grouping of files by properties

目录结构：

1Single-Level Directory

2Two-Level Directory

3Tree-Structured Directories

文件访问权限类型：Types of access

　Read

　Write

　Execute

　Append

　Delete

　List

分层文件系统架构：

应用层：文件

逻辑文件系统：文件的逻辑块

文件组织模块层：文件管理单元将文件的逻辑块映射成物理块

基本文件系统层：控制驱动程序

I/O控制层：控制物理文件的读写

设备层：磁盘 ，存放物理文件

文件控制块内容：

虚拟文件系统架构：

 VFS allows the same system call interface (the API) to be used for different types of file systems.

目录实现方法：

1. Linear list of file names with pointer to the data blocks.

 simple to program

 time-consuming to execute

2. Hash Table – linear list with hash data structure.

 decreases directory search time

 collisions – situations where two file names hash to the same location

 fixed size

文件内存管理方法：

 Contiguous allocation：Each file occupies a set of contiguous blocks on the disk

连续分配：创建文件时，给文件分配一组连续的块

优点

简单

支持顺序存取和随机存取

顺序存取速度快

缺点

外部碎片；

预分配；

Extent-based file systems allocate disk blocks in extents

 An extent is a contiguous block of disks

 Extents are allocated for file allocation

 A file consists of one or more extents.

 Linked allocation

链式分配方法：创建文件时，每块都包含指向下一块的指针

优点

提高了磁盘空间利用率，不存在外部碎片问题

有利于文件插入、删除和扩充

缺点

存取速度慢，适宜顺序存取，不适于随机存取

链接指针占用一定的空间

可靠性问题

 Indexed allocation

索引分配方法：创建文件时，文件的信息存放在若干不连续物理块中。在文件分配表中有一个一级索引。支持顺序和直接访问，最普遍的一种文件分配形式。

优点

既能顺序存取，又能随机存取

满足了文件动态增长、插入删除的要求

能充分利用外存空间

缺点

需要访问两次内存：索引表、具体物理块

索引表本身带来了系统开销

优 点

1.索引节点大小固定，并且相对较小；

2小文件可以快速访问，减少处理时间；

3.文件大小满足应用程序需求；

Free-Space Management (Cont.)

 Bit map requires extra space

 Example:

block size = 212bytes

disk size = 230bytes (1 gigabyte)

n = 230/212= 218bits (or 32K bytes)

 Easy to get contiguous files

 Linked list (free list)

 Cannot get contiguous space easily

 No waste of space

Grouping分组（成组链接法）：

把n个空闲块的地址存放在第一个空闲块中，其中前n-1个块是真正空闲的，最后一个块包含另一组个块是真正空闲的，最后一个块包含另一组n块的地址，……

优点：可以迅速找到大量的空闲盘块，不象标准链接列表方法。

Counting 计数：

保持首个空闲块的地址以及其后连续空闲块的数量n.

空闲空间列表的每个条目由一个磁盘地址和一个计数组成。