文件系统

文件系统

文件概述

文件：存储在外部存储介质上的、由文件名标识的一组相关信息的集合。

文件系统：操作系统中与文件管理有关的那部分软件和被管理的文件，以及实现管 理所需要的一些数据结构的总体。

文件系统的功能：

1. 实现文件的“按名存取”功能
2. 实现能够快速定位文件的目录结构，如树型目录；考虑如何组织目录文件， 即目录项的设计和文件控制块的存储组织方法，这也直接影响到检索文件的速度。
3. 向用户提供一套使用方便、简单的操作命令。
4. 管理磁盘、磁带等组成的文件存储器。记录哪些空间被占用，哪些空间空闲， 以便用户创建文件时，为其分配空闲空间；修改或删除文件时，调整或收回相应空间。
5. 实现逻辑文件到物理文件的转换。
6. 保证文件信息的安全可靠。
7. 便于文件的共享。

文件的分类

• BY逻辑结构：流式文件、记录式文件
• BY用途：系统文件、库文件、用户文件
• BY性质：普通文件、目录文件、特殊文件（IO设备）
• BY保护级别、保存期限、数据形式（源文件、目标文件、可执行文件）

文件的组织

文件的逻辑结构

文件的逻辑结构是指从用户的观点出发观察到的文件组织形式，用户可以直接处理， 独立于文件的物理特性。

流式文件（无结构文件、字节流）

记录式文件（数据项->记录->文件）

• 顺序文件
• 索引文件
• 索引顺序文件

文件的物理结构

文件的物理结构是指逻辑文件在物理存储空间中存放方法和组织关 系，又称文件的存储结构。

• 连续文件
• 链接文件（显式链接用到FAT记录盘块间的链接）
• 索引文件
• 多级索引文件
• 直接文件

文件的存取方法

• 顺序存取

  按照记录的排列顺序或字符的先后顺序逐个存取的方法叫做顺序存取，一 般要设置存取文件的读写指针。对于有结构文件读写指针每次定位的是一条记录；对于无结 构文件读写指针每次定位的是一个字符。

• 直接存取

  直接存取是根据需要任意存取文件中的记录或物理块的方法。对于有结构的文件可以直 接读出第i个编号的记录，这时会把读写指针直接移到读写处进行操作；对于无结构文件可 以按照块号直接请求存取某个物理块，即允许随意读出或写入块。

• 按键存取

  直接存取的特例，按键值存取对应的记录。

文件的存储空间管理

• 空闲区表法
• 空闲块链表法
• 位示图法

文件目录

文件目录的功能：组织管理大量文件、按名存取、提高对目录的检索速度、共享与重命名

基本概念

FCB：FCB和文件体构成文件

文件目录和目录文件：为了加快文件的查找速度，通常把FCB集中起来进行管理，文件控制块的有序集合称为文件目录，即一个文件控制块就是一个文件目录项。文件目录也是以文件的形式保存在外存 上的，这就形成了目录文件。目录文件永不为空，至少包含当前目录项和父目录项。

目录文件的组织

• FCB线性表
• 索引节点（inode）
• 哈希表

目录的结构

• 单级目录
• 二级目录
• 多级层次目录
• 图状目录

目录的操作

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