[操作系统概念]第七部分——文件与目录

目录

这部分总结的比较简略

* 文件包含文件本身和文件相关的信息。

* 不同类型文件的开头几个字节有特定的次序，用于表示该文件是什么类型，需要如何操作。

* 对文件的组织管理需要有目录这种形式的数据结构。通过目录可以索引文件，存储和文件相关的位置等信息，文件信息也保存在目录中。

目录的结构

单层结构：较简单的目录用单层的目录，实现是一个MAP，每一个目录中文件的条目索引一个真实文件的地址。所有文件都包含在一个目录中，这种结构对于目录对不同用户使用，文件有不同名称等情况不能处理。

双层结构：类似于单层鲁姆，不过是两层，第一层是用户，第二层是文件目录。



树状结构：即便是双层目录，每个用户下文件也都是包含在一级目录下的，没有层次，而树状目录允许用户创建富有层次的目录，但是树状结构不能支持对文件的共享。

无环图目录：对于多用户下需要共享的文件，尤其是大文件，如果多个用户分辨储存一次，浪费空间。在树状目录中共享无法实现，所以有了无环图目录，它允许目录含有共享的子目录或者文件，无环还强调目录之间的引用关系不存在环。此外，无环图对共享目录的遍历开销更大。存在共享的目录存在一个问题：如果一方删除了共享文件，另一方的目录如何处理？一种方法是删除文件时，另其他所有目录的引用全部置为无效，另一种处理方法是保留文件直到对这个文件的所有目录引用都消失。

通用图目录：相比于无环图，这里强调通用图可能存在环，那么高效的遍历算法就是通用图看重的了。

文件系统

文件系统的分层设计：（由低到高）

设备

I/O控制：由设备驱动程序和中断处理程序组成，负责磁盘和内存之间的数据传输

基本文件系统：发送一般命令控制对磁盘物理块的读写

文件组织系统：将物理块与逻辑块相映射

逻辑文件系统：管理文件系统的所有结构数据等元数据

应用程序

文件系统的实现

每个卷（分区）的引导控制块：保存磁盘启动操作系统所需要的信息，没有操作系统则为空，NTFS下称为分区引导扇区，UFS下称为引导块

卷控制块：包括每个卷的详细信息，如分区的总块数，空闲块数等，NTFS下称为主控文件表，UFS下称为超级块

每个文件系统的目录结构：用于组织文件

每个文件的文件控制块：包括文件的详细信息，包括文件的大小，数据块，拥有者等

目录的实现

线性列表：拥有线性数据结构的公共优缺点，查找耗时，创建新文件需要先遍历是否文件重名

哈希表：避免了线性表的查找性能低的问题，但是需要处理哈希本身的问题：冲突和重新哈希