计算机操作系统-文件管理 知识点归纳
1.在操作系统的引论部分介绍过操作系统的主要功能有：处理机管理功能、存储器管理功能、设备管理功能、文件管理功能。
2.文件管理功能：专门管理在外存上的文件，并把对文件的存取、共享和保护等手段提供给用户。文件系统的功能大多在中间层-对对象操纵和管理的软件集合上实现，包括：①对文件存储空间的管理；②对文件目录的管理；③用于将文件的逻辑地址转换为物理地址的机制；④对文件的读和写的管理；⑤对文件的共享与保护等功能。在实现这些功能时，OS通常采取层次组织结构（即在每一层中包含了一定的功能，处于某个层次的软件只能调用同层或更低层次中的功能模块）
3.文件管理功能的优点：方便了用户，保证了文件的安全性，有效地提高了系统资源的利用率。
4.实现方式：将其管理的程序和数据通过组织为一系列文件的方式实现。
5.文件：具有文件名的若干相关元素的集合。
6.元素：通常是记录。
7.记录：一组有意义的数据项的集合。
8.基于文件系统的概念，把数据组成分为三级：数据项、记录、文件。
9.数据项：最低级的数据组织形式。有基本数据项和组合数据项两种类型。
（1）基本数据项：用于描述一个对象的某种属性的字符集，是数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位，又称字段。
（2）组合数据项：由若干个基本数据项组成，简称组项。例如“工资”是一个组项，可由“基本工资”、“工龄工资”、“奖励工资”等基本项组成。
10.记录：一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。为了能唯一地标识一个记录，须在一个记录的各个数据项中确定出一个或几个数据项，把它们的集合称为关键字，即关键字是唯一能标识一个记录的数据项。
11.文件：由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合。文件在文件系统中是一个最大的数据单位。分有结构文件和无结构文件。
12.有结构文件：文件由若干个相关记录组成。
13.无结构文件：被看成是一个字符流。
14.文件的属性：文件类型、文件长度、文件的物理位置、文件的建立时间。
（1）文件类型
①按用途分类：系统文件、用户文件、库文件。
②按文件中数据的形式分类：源文件、目标文件、可执行文件。
③按存取控制属性分类：只执行文件、只读文件、读写文件。
④按组织形式和处理方式分类：普通文件、目录文件、特殊文件。
（2）文件长度：长度单位可以是字节、字、块等。
（3）文件的物理位置：文件所在的设备及所在设备中地址的指针。
（4）文件的建立时间：最后一次的修改时间等。
15.文件名&扩展名
（1）文件名：不同的系统对文件名的规定不同，例如在UNIX和Linux系统中是区分大小写的。
（2）扩展名：又称后缀名，是添加在文件名后的若干个附加字符，用于指示文件的类型，长度一般为1~4个字符。例如扩展名bin表示该文件是一个可执行的二进制文件。
16.文件系统的模型由低到高分为三个层次：对象及其属性、对对象操纵和管理的软件集合、文件系统的接口。
（1）对象及其属性：文件系统管理的对象有：文件、目录、磁盘（磁带）存储空间。
（2）对对象操纵和管理的软件集合：文件管理系统的核心部分。一般把与文件系统有关的软件分为四个层次：
①I/O控制层：也称设备驱动程序层，是文件系统的最低层，主要由磁盘驱动程序等组成。
②基本文件系统层：处理内存与磁盘间数据块的交换。
③基本I/O管理程序：完成与磁盘I/O有关的事务——将文件的逻辑块号转换为物理块号、管理磁盘中的空闲盘块、I/O缓冲的指定等。
④逻辑文件系统：处理与记录和文件相关的操作——允许用户和应用程序使用符号文件名访问文件及记录、实现对文件和记录的保护等。
（3）文件系统的接口：为方便用户使用，文件系统以接口的形式提供了一组对文件和记录操作的方法和手段，分两种类型的接口：命令接口、程序接口。
①命令接口：用户与文件系统直接交互的接口。
②程序接口：用户程序与文件系统的接口。例如creat、open。
17.文件操作：
（1）基本文件操作：创建文件、删除文件、读文件、写文件、设置文件的读/写位置（可以改顺序存取为随机存取）
（2）文件的“打开”“关闭”操作：
①打开：系统将指名文件的属性从外存拷贝到内存打开文件表的一个表目中，并将该表目的编号（索引号）返回给用户。即在用户和指定文件之间建立一个连接。
②关闭：断开用户与指定文件之间的连接。
（3）其他文件操作：允许用户直接设置和获得文件的属性、进行有关目录的操作等。
18.用户看到的文件称为逻辑文件，由一系列逻辑记录组成。
19.文件结构分为：逻辑结构、物理结构。
（1）文件的逻辑结构：即文件组织，从用户观点出发所观察到的文件组织形式。
（2）文件的物理结构：即文件的存储结构，指系统将文件存储在外存上所形成的一种存储组织形式，用户不可见。
20.文件逻辑结构分类：文件是否有结构、文件的组织方式。
（1）是否有结构：有结构文件、无结构文件。
①有结构文件：定长记录（相同的顺序和长度）、变长记录（长度不同：数据项数目不同、数据项本身长度不定）。
②无结构文件：即流式文件，文件的长度以字节为单位，一个记录仅有一个字节。举例：源程序、可执行文件、库函数等采用流式文件。
（2）文件的组织方式：顺序、索引、索引顺序。
①顺序文件：由一系列记录按某种顺序排列所形成的的文件，可定长记录可变长记录。
②索引文件：为可变长记录文件建立一张索引表，为每个记录设置一个表项，加速对记录的检索速度。
③索引顺序文件：顺序文件与索引文件相结合，为一组记录中的第一个建立索引表项。
21.顺序文件：顺序文件按排列方式分串结构（按存入时间先后排序）和顺序结构（按关键字排序）。顺序文件的优点是适用于记录的批量存取，所有逻辑文件中顺序文件存取效率最高；缺点是增删记录困难以及应用交互时性能差。顺序文件查找记录地址的方式有：隐式寻址方式和显式寻址方式，后者可实现对定长记录文件的直接或随机访问，却不适用于定长记录。
22.索引文件：按关键字建立索引，把对变长记录顺序文件的顺序检索转变为对定长记录索引文件的随机检索。
23.索引顺序文件特征：克服了变长记录的顺序文件不能随机访问及记录不便删插的缺点；记录是按关键字的顺序组织的；引入文件索引表实现对索引顺序文件的随机访问；增加了溢出文件来记录新的增删改记录。
24.如果在一个顺序文件中所含有的记录数为N，则为检索到具有指定关键字的记录，平均须查找N/2个记录。换成索引顺序文件平均须查找N½个记录。索引顺序文件的效率比顺序文件约提高N½/2倍。
25.目录管理的功能：实现“按名存取”；提高对目录的检索速度；文件共享；允许文件重名。
26文件控制块（FCB）的组成：基本信息类（文件名、文件物理位置、文件逻辑结构、文件物理结构）、存取控制信息类、使用信息类。
注：进程实体（进程）的组成：程序、相关数据段、进程控制块（PCB）。
进程控制块（PCB）的组成：进程标识符、处理机状态、进程控制信息、进程调度信息。
作业控制块（JCB）的组成：作业标识、用户名称、用户账号、作业类型、作业状态、调度信息、资源需求、资源使用情况等。
27.单级文件目录（按名存取）：查找速度慢、不允许重名、不便于实现文件共享。
28.两级文件目录：用户文件目录（UFD）、主文件目录（MFD）。优点是检索速度提高、不同用户目录中可重名、不同用户可用不同文件名访问同一个共享文件。
29.树形目录：相对路径、绝对路径（从树根开始的路径）。UNIX、Linux、Windows采用树形文件目录。
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