操作系统学习7

                                                                                        文件管理

1.      文件和文件系统

1>    数据组成分分为三级：

1 数据项：有最低级的组织形式-----基本数据项，又称为字段（如学号）和组合数据项-------简称组项（工资项是组项，由工龄工资、奖励工资、基本工资若干字段组成）

2 记录：一组相关数据的集合，一个对象在某方面的属性，如学生信息表，小明的身高、学号、体重、祖籍等就是一个记录。而序号就是他的关键字

3 文件：由创建者定义的，具有文件名的一组相关元素的集合。有结构文件是若干个记录组成，无结构文件可以看成一个字符流。文件的属性有文件名、文件长度、文件的物理位置和文件的建立时间。

2>    文件名和类型:

1 文件名包括了文件名和扩展名，文件名是用户定义的，扩展名是为了方便用户了解用户的文件的类型。

2 文件类型：按用途分（系统文件、用户文件和库文件）、按文件中的数据的形式分（源文件、目标文件、可执行文件）、按存取控制属性分（只读、值执行、读写）和按组织形式分（普通、目录、和特殊）

3>    文件系统的层次结构

1 对象及其属性：管理对象如下：文件、目录和磁盘存储空间。

2 对对象操作和管理的软件集合：包括了对存储空间的管理、对文件目录的管理、将文件逻辑地址转换为物理地址的机制、对文件的读写、对文件的保护和共享。一般地于文件相关的软件分为四个层：I/O控制层、基本文件系统层、基本I/O管理程序和逻辑文件系统。

3文件系统的接口：命令接口（用户和文件直接交互的接口）和程序接口（作为用户程序和文件系统的接口）

4>    文件操作

1 基本操作：创建、删除、读、写、设置文件的读写位置。

2文件的打开和关闭操作：打开(从外存拷贝到内存的一个表目之中)和关闭（从内存表目中删除该项）

3 其他文件操作：常见的有，该文件名、改文件所属、该文件的访问权、创建目录删除目录等。

2.      文件的逻辑结构

1>    是从用户的层面所观察的文件的组织形式，用户可以直接的处理其数据和结构，独立于物理结构

2>    文件的结构类型：是按有无结构和文件的组织行形式来分的，有结构的文件，每一个记录都是以个实体(定长记录和变长记录)，在无结构的文件中，可执行文件和库函数都是无结构的。按组织形式分可以分为顺序文件、索引文件和索引顺序文件。

3>    顺序文件

1 排列方式：串结构）（按存入时间的先后排序）、顺序结构（由用户指定关键字，且关键字唯一）

2 顺序文件的优点：批量读写时很方便、存取效率最高

3 缺点:添加删除都难，如果记录是可变长的，开销会很大

4>    记录寻址

1 顺序文件的寻址方式，访问顺序为念的一条记录，有两种方式

2 隐士寻址方式：设置以个都指针，没读完便加L，L为记录的长度。对于变长的美读完便加上Li（刚读完的记录长度）。

3显示寻址方式：有通过文件中记录的位置和利用关键字来实现记录的随机访问。

5>    索引文件

1 为变长记录建立一个索引表，每个记录设置一个表项记录指向记录的指针。以及长度。

2 因为记录有可能有很多的关键字，所以我们可以建立多个索引表。

6>    索引顺序文件

1 这是对顺序文件的改进，克服了顺序文件对变长记录和不便于删除的缺点，但是仍保留了顺序文件的特征，增加了文件的索引表，通过索引表可以实现对文件的随机访问，又增加了溢出文件用来记录新增加的或者删除或修改的记录。最简单的是一级索引顺序文件(将变长记录文件的所有记录分为若干个组，然后为每一个组建立一个索引表。)，复杂一点的就是两级索引顺序文件(针对于非常大的文件，可以为索引表在建一张索引表，这样就可以更快的查找。)

7>    直接文件：前面采取的文件结构对记录的存取时，都要为记录设置一个键值，先对线性表进行检索，已找到物理地址，而对于直接文件，则可以根据关键字直接获取指定的物理地址。这种事关键字本身就决定了物理地址，这种方式称为键值转换。

8>    哈希文件：利用哈希函数可以将关键字转换为相应记录的地址。

3.      文件目录

文件目录要实现按名存储，提高对目录的检索速度，文件共享和允许文件重名。

1>    文件的控制块：文件的目录也是一个文件，称之为目录文件。为正确的存取文件，必须设置用于描述文件的数据结构，称为文件控制块。控制块包括：文件名、文件的物理位置、文件的逻辑结构、使用信息类。

2>    索引节点：把文件的名和文件信息分隔开，使文件信息单独成为索引结点的数据结构。索引节点分为磁盘索引节点（文件主标识符、文件类型、文件存取权限、文件物理地址、文件长度、文件链接计数、和文件的存取时间。）和内存索引节点（索引节点的编号、状态、访问计数、文件的所属文件系统的逻辑设备号和链接指针）。

3>    文件的目录页能分级：若文件少，用单极文件目录完全可以满足，文件多则要用多级文件目录或者树形文件目录

4>    文件查询技术：线性检索法(根据目录的每一级缺去找索引节点)和哈希方法（直接根据问价名转换为索引值，直接提高了检索速度）

4.      文件共享

1>    现代的计算机中，必须实现文件共享，最简单的是基于有向图的文件共享，树形结构的目录中，每个文件目录只允许有一个父文件目录，建立有向图，可以实现文件共享，但是会破坏树形结构。

2>    索引节点实现文件共享：文件的物理地址等信息放在索引节点中，而不是放在目录项中。

3>    利用符号链接实现文件共享：使文件有多个父目录但是只有一个主父目录，系统会创建一个LINK 的新文件F，文件和共享文件的名字相同。新文件里只有被链接文件的路径名。

5.      文件保护

1>    为了确保文件的安全性，有三种文件的保护机制:通过存取控制、采取容错技术、建立后背系统。三个措施来保证。

2>    保护域：

1 访问权：把一个进程只能对一个对象操作的权力，称为访问权

2 保护域：进程对一组对象访问权的集合。

3 进程和保护域的静态关系：一个进程之连接一个保护域，是一一对应的关系。

4进程和保护域的动态关系：一个进程可以链接多个保护域，进程运行分为多个阶段，每一个阶段连接一个域。

3>    访问矩阵

我们能用一个矩阵来描述进程对对象的访问权。

1   访问矩阵有基本的访问矩阵和具有切换权力的访问矩阵。

2    访问矩阵的修改:权限分为:拷贝权、所有权、控制权。

3    访问矩阵实现（略）：由访问控制表和访问权限表组成。