计算机操作系统学习笔记----文件管理

文件系统基础

文件的基本概念

文件是具有文件名的一组相关元素的集合，在文件系统中式一个最大的数据单位，它描述了一个对象集，每个文件都有一个文件名，用户通过文件名来访问文件。

文件的组成结构：数据项、记录、文件。

文件的属性：名称、标识符、文件类型、文件位置等。

文件的分类：

• 按用途：系统文件、库文件、用户文件。
• 按保护级别：只读文件、读写文件、执行文件、不保护文件。
• 按信息流向：输入文件、输出文件、输入/输出文件。
• 按数据形式：源文件、目标文件、可执行文件。

文件的操作：创建、删除、读、写、截断、设置文件的读写位置、打开（系统将文件的属性从外存赋值到内存，并设定一个编号或索引返回给用户）、关闭（系统将打开的文件的编号删除，并删除其文件控制块）。

文件的逻辑结构和物理结构

逻辑结构是从用户观点来看所观察到的文件的组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构。

物理结构是从计算机的角度出发，文件在外存上的存放组织形式。

逻辑结构

顺序文件：将一个逻辑文件的信息连续存放。

索引文件：为逻辑文件的信息建立一个索引表。表中存放文件记录的长度和所在逻辑文件的起始位置。

索引顺序文件：上述两种形式的结合。

直接文件：建立关键字和相应物理地址之间的关系。如散列文件。

目录结构

文件说明的集合称为文件目录。目录最基本表达功能是通过文件名存取文件。

文件控制块

文件由文件控制块（FCB）和文件体两部分组成。文件体即文件本身。文件控制块（又称文件说明）则是保存文件属性信息的数据结构，一般包含以下信息：

• 文件名
• 文件的结构
• 文件的物理位置
• 存取控制信息。
• 管理信息

单机目录结构

只建立一张表，每个文件占据其中一个表目。

二级目录结构

将文件目录分册灰姑娘主文件目录和用户文件目录。

树型目录结构和图形目录结构

 

文件共享

文件共享是指不同用户可以使用同一个文件。

文件保护

防止文件收到物理破坏和非法访问。

磁盘组织与管理

磁盘机一般由若干磁盘片组成，可以沿固定方向高速旋转。每个物理块可以用柱面号、磁头号和扇区号表示。

磁盘结构中的信息

• 引导控制块：常为分区的第一块
• 分区控制块：包括分区的详细信息，如分区块数、块的大小、空闲块的数目和指针等。
• 目录结构：采用目录文件组织。
• 文件控制块：包括文件的信息，如文件名、拥有者、文件大小和数据块位置等。

磁盘的访问时间

访问时间=寻道时间+旋转延迟+传输时间

1.寻道时间

其中，s为启动磁臂的时间，n为磁头移动磁道数，m为每移动一个磁道所需时间。

2.旋转延迟

其中，r为磁盘旋转速度。

3.传输时间

其中，b为每次读写字节数，N为一个磁道上的字节数。

调度算法

1.先来先服务（FCFS）算法

按进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。

2.最短寻道时间优先（SSTF）算法

选择与当前磁头所在磁道距离最近的请求作为下一次服务的对象。可能会出现饥饿现象。

3.扫描算法（SCAN）

在磁头移动方向上选择与当前磁头所在磁道距离最近的请求作为下一次服务的对象。对两端磁道请求比较不公平。

4.循环扫描算法（C-SCAN）

对SCAN的改良，规定磁头单向移动，当磁头移动到最外磁道时立即返回到最里磁道，如此循环。