文件的概念

文件：是以計(jì)算機(jī)硬盤(pán)為載體的存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上的信息集合。用戶進(jìn)行輸入、輸出中，以文件為基本單位。OS中的文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的維護(hù)管理。

文件包含：一塊存儲(chǔ)空間中的數(shù)據(jù)，包含分類(lèi)和索引的信息，關(guān)于訪問(wèn)權(quán)限的信息。

定義：

數(shù)據(jù)項(xiàng)：文件系統(tǒng)中最低級(jí)的數(shù)據(jù)組織形式，分基本數(shù)據(jù)項(xiàng)和組合數(shù)據(jù)項(xiàng)

記錄：一組相關(guān)的數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合，描述對(duì)象某方面的特性

文件：創(chuàng)建者定義的相關(guān)信息的集合。邏輯分有結(jié)構(gòu)（記錄式）和無(wú)結(jié)構(gòu)（流式）

文件的屬性：

名稱(chēng)

標(biāo)識(shí)符

類(lèi)型

位置

大小

保護(hù)

時(shí)間、日期、用戶標(biāo)識(shí)

文件的基本操作

創(chuàng)建文件。在文件系統(tǒng)中為文件找到空間，為新文件創(chuàng)建條目等信息

寫(xiě)文件。執(zhí)行一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，指明文件名稱(chēng)和要寫(xiě)入文件的內(nèi)容。對(duì)給定文件名稱(chēng)，系統(tǒng)查找文件位置。系統(tǒng)為文件維護(hù)一個(gè)寫(xiě)位置指針。

讀文件。執(zhí)行一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，指明文件名稱(chēng)和要讀文件的位置。系統(tǒng)為文件維護(hù)一個(gè)讀位置指針。

文件重定位。

刪除文件。文件系統(tǒng)找文件目錄項(xiàng)，使之成為空項(xiàng)，回收存儲(chǔ)空間。

截?cái)辔募Ｎ募袑傩圆蛔?#xff0c;刪除文件內(nèi)容。

文件的打開(kāi)與關(guān)閉

首次使用文件時(shí)，使用系統(tǒng)調(diào)用open將指明文件的屬性從外存復(fù)制到內(nèi)存打開(kāi)表的一個(gè)條目中，并將該表目的編號(hào)返回給用戶。操作系統(tǒng)維護(hù)一一個(gè)包含所有打開(kāi)文件信息的表（打開(kāi)文件表）。所有的文件操作都根絕這個(gè)open返回的指針進(jìn)行IO操作。

文件的邏輯結(jié)構(gòu)

是從用戶觀點(diǎn)出發(fā)看到的文件的組織形式。

無(wú)結(jié)構(gòu)文件(流式文件)

將數(shù)據(jù)按順序組織成記錄并積累、保存，是有序相關(guān)信息項(xiàng)的集合，以字節(jié)為單位。對(duì)記錄的訪問(wèn)只能通過(guò)窮舉搜索的方式。

有結(jié)構(gòu)文件(記錄式文件)

順序文件：文件中的記錄一個(gè)接一個(gè)地順序排列，記錄通常是定長(zhǎng)的，可以順序存儲(chǔ)或鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)。訪問(wèn)時(shí)需要順序搜索文件。

索引文件：變長(zhǎng)記錄文件只能順序查找，系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)較大。建立索引表加快檢索速度。索引表本身是定長(zhǎng)記錄的順序文件。

索引順序文件：將順序文件中的所有記錄分若干組，為順序文件建立索引表，在索引表中為每組第一條記錄建立一個(gè)索引項(xiàng)，含該記錄的關(guān)鍵字值和指向該記錄的指針。

直接文件或散列文件：給定記錄的鍵值或通過(guò)散列函數(shù)轉(zhuǎn)換的鍵值直接決定記錄的物理地址。

目錄結(jié)構(gòu)

文件目錄：包含與文件相關(guān)的信息。這些信息由操作系統(tǒng)管理。從用戶角度，目錄在用戶所需的文件名和文件之間提供一種映射。目錄管理實(shí)現(xiàn)“按名存取”。目錄管理通過(guò)樹(shù)形結(jié)構(gòu)解決。

文件控制塊(FCB)：用來(lái)存放控制文件需要的各種信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。FCB的有序集合稱(chēng)為文件目錄。一個(gè)FCB就是一個(gè)文件目錄項(xiàng)。創(chuàng)建一個(gè)文件，系統(tǒng)將分配一個(gè)FCB并存放在文件目錄中，稱(chēng)為目錄項(xiàng)。

FCB包含：

• 基本信息

• 存取控制信息

• 使用信息

索引結(jié)點(diǎn)：檢索目錄時(shí)，文件的其他描述信息不會(huì)用到，也不需要調(diào)入內(nèi)存。有的系統(tǒng)采用文件名和文件描述信息分開(kāi)的方法，文件描述信息單獨(dú)形成一個(gè)稱(chēng)為索引結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，

目錄結(jié)構(gòu)

單擊目錄結(jié)構(gòu)：只建立一張目錄表，每個(gè)文件占一個(gè)目錄項(xiàng)。

兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)：分主文件目錄和用戶文件目錄兩級(jí)。

多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)：用文件的路徑名標(biāo)識(shí)文件，文件路徑名是個(gè)字符串，從由根目錄出發(fā)到所找文件通路上所有目錄名與數(shù)據(jù)文件名用分隔符‘/’鏈接而成。

文件共享

文件共享使多個(gè)用戶共享同一個(gè)文件，系統(tǒng)中只保留該文件的一個(gè)副本。

基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式(硬鏈接)

利用符號(hào)鏈實(shí)現(xiàn)文件共享(軟鏈接)

文件保護(hù)

文件保護(hù)通過(guò)口令保護(hù)、加密保護(hù)和訪問(wèn)控制等方式實(shí)現(xiàn)。口令和加密保護(hù)為了防止用戶文件被他人存取或竊取，而訪問(wèn)控制則用于控制用戶對(duì)文件的訪問(wèn)方式。

磁盤(pán)的結(jié)構(gòu)

磁盤(pán)：表面涂有磁性物質(zhì)的金屬或塑料構(gòu)成的圓形盤(pán)片，通過(guò)磁頭讀取數(shù)據(jù)，

磁道：磁盤(pán)盤(pán)面上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一組同心圓中

扇區(qū)：一個(gè)盤(pán)面有上千磁道，磁道又劃分幾百個(gè)扇區(qū)。每個(gè)扇區(qū)固定大小512B，一個(gè)扇區(qū)稱(chēng)一個(gè)盤(pán)塊。扇區(qū)是磁盤(pán)可尋址的最小存儲(chǔ)單位

柱面：所有盤(pán)片上相對(duì)位置相同的磁道組成柱面

磁盤(pán)調(diào)度算法

先來(lái)先服務(wù)(First come first Served，FCFS算法)：請(qǐng)求訪問(wèn)磁盤(pán)的先后順序進(jìn)行調(diào)度

最短尋找時(shí)間優(yōu)先(Shortest Seek Time First，SSTF)：與當(dāng)前磁頭所在磁道距離最近的磁道

掃描(SCAN)：要回到頭，掉頭服務(wù)路上的

循環(huán)掃描(Circular SCAN)：直接回來(lái)，不到頭