操作系统【八】文件管理

文件：一组有意义的信息/数据集合

文件的属性：

文件名：由创建文件的用户决定文件名，主要是为了方便用户找到文件。同一个目录下不允许有重名文件
标识符：一个系统内的个文件标识符唯一，对用户来说毫无可读性。因此标识符只是操作系统用于区分各个文件的一种内部名称
类型：指明文件的类型
位置：文件的存放路径、在外存中的地址（操作系统使用，对用户不可见）
创建时间
上次修改时间
文件所有者信息
保护信息：对文件进行保护的访问控制信息

文件组织形式

无结构文件
有结构文件：由记录组成

目录也是一种特殊的有结构文件（由记录组成）

类似于内存分为一个个“内存块”，外存会分为一个个“块/磁盘块/物理块”。每个磁盘块的大小是相等的，一般包含2的整数幂个地址。文件的逻辑地址也可以分为（逻辑块号，块内地址）。操作系统同样需要将逻辑地址转换为外存的物理地址。块内地址的位数取决于磁盘块的大小。

操作系统以块为单位为文件分配存储空间。外存中的数据读入内存时同样以块为单位。

文件的逻辑结构

无结构文件

内部的数据就是一系列二进制流或字符流，又称作流式文件

有结构文件

记录式文件，每条记录有一个数据项作为关键字。可分为定长记录和可变长记录两种。

顺序文件：类似于顺序表

串结构：记录之间的顺序，与关键字无关。通常按照记录存入的时间决定记录的顺序
顺序结构：记录之间的顺序按关键字顺序排列

链式文件：

索引文件

索引顺序文件

索引顺序文件的效率比较高。

当文件比较多的时候可以采用多级索引顺序文件，可以大大提高效率

文件目录

目录本身就是一种有结构文件，由一条条记录组成。每条记录对应一个在该目录下的文件。
文件控制块FCB：一个文件目录项
FCB的有序集合称为文件目录。

单级目录结构
两级目录结构：MFD（主文件目录）和UFD（用户文件目录）
多级目录结构（树形目录结构）：树形结构不便于实现文件的共享
无环图目录结构：可以用不同的文件名指向同一个文件。需要为每个共享节点设置一个共享计数器，用于记录此时有多少个地方在共享该节点。用户提出删除节点的请求时，要是删除该用户的FCB，并使得共享计数器减一。

索引节点：FCB的改进

减小目录表项长度，因此每个磁盘块可以存放更多个目录项，因此检索文件时磁盘I/O的次数就会减少许多。

文件的物理结构

内存块和外存块的大小一般相同

连续分配

要求每个文件在磁盘上占有一组连续的块。文件目录中需要记录起始块号和长度。
优点：支持顺序访问和直接访问（随机访问）

读取某个磁盘块时，需要移动磁头，连续分配的文件在顺序读写时速度最快

缺点：物理上采用连续分配的文件不方便拓展。而且会产生磁盘内部碎片。存储空间利用率低。

链接分配

隐式分配

不会产生内部碎片

显式链接

把用于链接文件各个物理块的指针显式地存放在一张表中，即文件分配表（FAT）

默认链接分配是隐式链接的

索引分配

链接方案

多层索引