文件管理

os对计算机的管理包括软件资源和硬件资源两方面。

硬件资源的管理主要包括对CPU、存储器、设备等管理，主要解决硬件资源的有效和合理利用的问题。

软件资源的管理包括各种系统程序、各种应用程序、各种用户程序、也包括大量的文档资料、函数库等，每一种软件资源本身都是具有一定逻辑意义的、相关信息的集合，在操作系统中它们以文件形式存储。

文件系统是操作系统中组织、存取和保护数据的一个重要部分。

文件管理的功能包括：建立、修改、删除、按文件名访问（查）、决定文件信息的存放位置、存放形式及存取权限；管理文件间的联系以及提供对文件的共享、保护和保密等。

文件的保护保密实际是对文件的存取权限控制，一般为文件的存取设值两级控制：访问者识别；存取权限识别

文件系统功能：

1、管理辅助存储器，实现文件从逻辑文件到物理空间的转换

2、有效的分配文件信息的存储空间。分配、回收、调整存储区

3、建立文件目录

4、提供合适的存取方法和存取权限，以适应不同的应用

5、提供文件共享、保护和保密等安全设施，提供友好的用户接口

文件有多种分类方法：按文件用途分为系统文件、库文件、用户文件等；按文件的安全属性可分为只读文件、读写文件、可执行文件和不保护文件等；按文件信息流向可分为输入文件、输出文件、输入/输出文件等；按文件组织形式可分为普通文件、目录文件、特殊文件等，特殊文件是unix系统采用的技术，所有输入输出设备都视作特殊文件。

文件逻辑结构

从用户的角度所看到的文件组织形式，成为文件的逻辑结构

一般分为无结构字符流文件和有结构的记录文件。记录文件由记录组成，信息划分为多个记录，以记录为单位组织和使用信息。

记录文件有顺序文件、索引顺序文件、索引文件和直接文件。

1、顺序文件：记录中数据项的类型和长度固定，一般还有一个可以唯一标识记录的数据项，键（key），记录是按键值的约定次序组织的。常用于批处理、对于查询或更新的处理性能不太好

2、索引顺序文件：基于键的约定次序组织，维护键的索引和溢出区域，可以是多级索引。既适用于交互方式使用，也适于批处理方式应用。

3、索引文件：基于记录的一个键数据项组织的，但许多应用需按照别的数据项访问文件信息，对记录按需要的数据项建索引。索引文件本身是顺序文件组织。

4、直接文件：hash文件，记录以它们在直接访问存储设备上的物理地址直接（随机）访问，常用于需要高速访问文件而且每次访问一条记录的应用。

文件物理结构及组织

文件在存储设备上的存放方法。侧重于提高存储器的利用效率和降低存取时间。存储设备通常划分为大小一致的物理块，物理块是分配和传输信息的基本单位。

文件的物理结构涉及到存储设备的组块策略和文件分配策略，决定文件信息在存储设备上的存储位置。

常用的分配策略：

1、顺序分配（连续分配）：分配一组连续的物理块，按顺序存储，文件说明信息需包含文件的起始物理位置和文件大小。优点：适合于顺序存取，在连续存取相邻信息时，存取速度快；缺点：需指定文件大小，不能动态增长，不适于需要经常修改的文件

2、链接分配（串联分配）：类似链表结构，在每个物理块的最后设有一个指向下一个块的指针。文件说明信息需包含该文件的第一个物理块块号。优点：能提高存储器利用率，减少碎片，缺点：只能顺序访问，不适用于随机存取

3、索引分配：为每个文件建立一张索引表，记录文件的逻辑块号和物理块号的对应，优点：既能动态增长又能快速随机访问，缺点：增加了存储索引表开销，需要额外访问索引，可把索引载入内存。对于大文件可建立多级间接索引。如一个物理块能存储n个物理块地址，则一次间接索引可寻址的文件长度将变成n*n块。

文件访问方法

常用的访问方法有两种:

1、顺序访问：

2、随机访问：分为两种：根据记录的编号访问；按键访问

磁带是顺序访问设备，磁盘是随机访问设备。

文件存储设备管理

os对存储空间的管理，对空闲块的组织、分配、回收等

1、索引法：把空闲块做为文件并采用索引技术，索引对应于一个或由几个空闲块构成的空闲区。

2、链接法：从链首开始分配空闲块，回收后把空闲块挂接到链尾

3、位图法：使用一个向量描述整个磁盘，向量的每一位代表一个物理块的状态，优点：易于找到一个或者连续几个空闲块，此法适合每一个文件分配方法，易于把位图全部放入内存

文件控制块和文件目录

文件控制块FCB是管理文件时所必需的信息的数据结构，是文件存在的唯一标志。文件目录就是文件控制块的有序集合，也被组织成文件，常称为目录文件。

FCB包含信息：

1、基本信息：文件名、文件类型、文件组织等

2、保护信息：口令、所有者名、保存期限、访问权限等

3、位置信息：存储位置、文件长度等

4、使用信息：时间信息和最迟使用者等

文件使用与共享

文件系统命令：

1、目录管理命令

2、文件控制命令

3、文件存取命令

文件的安全管理：

1、系统级：用户注册登记并配有口令

2、用户级：对用户分类并限定权限

3、目录级：R W X（查找）

4、文件级：R、RW、share、hide