OS-4-文件管理

串结构<br>记录顺序与关键字无关<br>

顺序结构<br>记录顺序按关键字排列<br>

一般不考虑链式存储的文件

为文件记录建立索引表，索引表必须顺序存储。<br>索引表可看做定长记录表<br>

可使可变长记录文件也可以随机存取和快速查找<br>

索引表表项对应一组记录

一个表项对应的一组记录按顺序组织

可以建立多级索引表

每块末有一个指向下一块的指针

该指针用户不可见

不支持随机访问

用专用的文件分配表FAT存储<br>某一个物理块指向下一块的指针<br>

每个磁盘只有一张FAT，<font color="#F44336">开机时</font>读入并常驻内存。

由于表项大小一致，物理块号可以是隐藏的。

显著快于隐式链接，支持随机访问

为每个文件建立索引表

存放索引表的磁盘块称索引块，存文件数据的称磁盘块<br>

支持随机访问，易于实现文件拓展，文件很大时，索引表一块装不下，<br>而使用链接法链接索引块会使随机读取能力丧失，且会读取很多次内存，效率极低

<font color="#F44336">各层索引表不能大于一块</font>

对于大小为s的磁盘块，表项大小为i，则一块可以存储s/i个表项<br>n级索引可以存储(s/i)<span class="equation-text" data-index="0" data-equation="^n" contenteditable="false"><span></span><span></span></span>个索引项。文件大小最大可为s(s/i)<span class="equation-text" data-index="1" data-equation="^n" contenteditable="false"><span></span><span></span></span>

对于n层索引，且顶级索引未调入内存，<br>访问一个块需要n+1次读磁盘<br>

顶级索引表既可以包含地址，也可以包含一级间接索引，还包含二级间接索引。

通常考察计算给定索引表的最大文件长度

求读磁盘次数是，注意顶级索引表是否已经调入内存<br>

首次适应、最佳适应、最坏适应等

注意表项合并

以空闲物理块为单位成链

OS保存链头、链尾指针

分配

回收

以空闲盘区为单位成链

OS保存链头、链尾指针

分配

回收

一般以连续的“字”存储。

掌握“块号↔字位号”

顺序扫描空闲块

计算对应字位号，设为0

越靠内数据密度越大

磁臂来回伸缩带动磁头指向磁道

磁头固定，每个磁道一个磁头

可换盘磁盘

固定盘磁盘<br>

启动磁臂s

移动磁臂m/磁道

目标扇区转动到磁头下方<br>的时间<span class="equation-text" data-index="0" data-equation="\overline{T_R}=\frac1{2r}" contenteditable="false"><span></span><span></span></span><br>

由于读完一个块需要一定时间处理，不能立即<br>读取下一扇区的块，读连续块需要额外转动多圈<br>

向磁盘磁道容量为N的磁盘写入<br>b字节的传输时间为<span class="equation-text" data-index="0" data-equation="T_t=\frac b{rN}" contenteditable="false"><span></span><span></span></span><br>

可能饥饿

磁头只有移动到最外磁道才能内移<br>磁头只有移动到最内磁道才能外移<br>来回扫描<br>

亦称“电梯算法”

无饥饿，对各个磁道响应不均匀

改进：LOOK算法

单向扫描，回程不响应请求，快速回程

改进：C-LOOK算法

将磁道划分为扇区

扇区头、尾

数据区域<br>

分为不同的逻辑卷

创建文件系统、根目录、<br>位示图/空闲分区表等<br>

预留备用扇区作为替换<br>，称为扇区备用技术<br>

同一目录下不允许文件重名

面向OS，全系统唯一

便于指定打开方式

存放路径(面向用户)<br>外存地址(面向OS)<br>

权限 等<br>

逻辑结构<br>

寻找空间

在对应文件目录中创建条目<br>

找到目录、目录项

回收磁盘块，删除目录项

需要名称和读入块的内存位置<br>

搜索并找到目录项

进程维护一个读位置的指针<br>存储在进程的打开文件表中<br>

需要名称和读入块的内存位置<br>

搜索并找到目录项

进程维护一个写位置的指针<br>存储在进程的打开文件表中<br>通常重用读指针<br>

打开文件命<br>

文件指针，对进程唯一

文件打开计数器<br>(OS打开文件表特有)<br>

文件磁盘位置

打开文件名<br>

读写指针，对进程唯一<br>(进程打开文件表特有)<br>

访问权限

系统表索引号

将对应文件<font color="#F44336">目录项</font>复制到打开文件表中<br>

无需反复读目录，打开文件表均在内存中

返回一个打开文件表表项的索引号<br>即一个表项的指针，亦称为“<font color="#F44336">文件描述符</font>”<br>

对应OS表项的打开计数-1。

进程的打开文件表对应项删除

FCB的索引结点指针指向同一索引节点

设置<font color="#F44336">引用计数</font>以记录访问者数

创建一个包含被共享文件存放路径的文件<br>(类似Win快捷方式)<br>

软链接的文件索引结点在创建时复制目标的引用计数

删除目录项会导致快捷方式找不到目标文件

IO操作很多，性能很差

要求用户访问时提供口令

口令存储在FCB中

存储和验证开销均小<br>

系统内部存在口令，非常危险

对文件进行加密，用户需要提供秘钥<br>

系统保存密文<br>

加密解密消耗一定时间

FCB中增加访问控制表Access-Control List

表明不同用户对该文件操作的权限

用户很多时，存储ACL的开销很大，可以引入用户组来降低开销

实现灵活，可以实现复杂的文件保护

文件系统对访问权限采用继承策略

根据用户给出的文件名搜索目录中的FCB

创建文件时将FCB插入目录

删除对应FCB

显示目录中的内容

文件属性发生变化时，需要修改FCB的对应字段

增加一些信息，如是否被修改<br>同时访问者数 等<br>

实际上对应不同文件

被删除则删除FCB，并计数器-1<br>直到计数器为0才真正删除<br>