考研系列—操作系统：第四章、文件管理（part.1）

注意：

文件分配表FAT表结构：物理块号-下一块号

一个磁盘仅设置一张FAT表，读入内存后常驻内存

索引块有可能简化为文件名+索引节点地址来瘦身！

顶级索引一般存在索引块内，也可能是索引结点(i)结点内，所以在计算索引项和文件占用空间时，除了计算多级索引项和文件占用大小，也要把索引结点的顶级索引表算上！！！简答题第五题

写在前面

这块把考纲内容的文件和目录融合到这一个章节了，下一个博客着重总结文件系统及其习题

一、文件系统基础

1.文件的基本概念

        文件时以硬盘为载体的存储在计算机上的信息集合，文件可以是文本文档、图片、程序等。在系统运行时，计算机以进程为基本单位进行资源的调度和分配；而在用户进行的输入输出中，则是以文件为基本单位。

下面需要回答以下问题：

1).文件具有哪些属性？

2).文件内部数据是怎么组织的？

3).文件之间应该怎么组织？

4).操作系统应该向上提供哪些功能？

5).从上往下看，文件数据应该怎么存放在外存(磁盘)中？

2.文件的逻辑结构

(1)无结构文件 

(2)顺序文件

(3)索引文件

(4)索引顺序文件 

非常重要！！！

3.文件目录

(1)文件控制块FCB

        便于文件管理，在操作系统中引入了文件控制块的数据结构

        FCB最基本的信息：文件名、文件对应的物理地址；一个FCB就是一个文件目录项，FCB的有序集合就是文件目录

(2)目录结构

(3)索引节点-FCB的改进

        对目录表项信息进行简化，便于目录项或文件位置查询

重要！！！目录的概念、目录结构特点、索引结点概念都很重要！！！

4.文件的物理结构

本节的重点就是如何用逻辑块号定位到外存的物理块号

(1)连续分配方式

(2)链接分配

注意文件分配表FAT表结构：物理块号-下一块号

一个磁盘仅设置一张FAT表，读入内存后常驻内存

重点！！！

(3)索引分配

结论总结：采用K层索引结构，且顶级索引表未调入内存，则访问一个数据快只需要K+1次读磁盘操作。

        顶级索引一般存在索引块内，也可能是索引结点(i)结点内

根据顶级索引来计算最大文件长度是常考问题

计算考点：超级重要！！注意直接、一次间接、多次间接地址的区别

5.文件的逻辑结构和物理结构的对比总结

(1)创建一个流式文件-无结构文件

操作系统会按照物理块的分配方式的不同，将逻辑地址转换为物理地址

如果采用的是连续分配策略

如果采用链接分配策略

如果使用索引分配方式

(2)创建一个顺序文件

①顺序存储：

文件内的记录是定长的

②链式存储：

(3)索引文件

6.文件的物理结构-与外存空闲空间管理的对比(王道4.3.3)

存储空间管理方法

(1)空闲表法

(2)空闲链表法

(3)位示图法

(4)成组链接法

①分配一个空闲块

这些盘块内空闲盘块并不是一定连续的

②分配100个空闲块

③回收一个空闲块

④超级块中已存在100个，还需要回收一个

重点还是位示图法和空闲链表法

7.文件的基本操作

创建文件：

删除文件：

打开文件：（注意数据结构： 打开文件表）

关闭文件：

读文件：

写文件：

注意打开文件表在打开、关闭文件时的作用

8.文件共享

(1)基于索引结点的共享方式-硬链接

删除某一用户文件时

(2)基于符号链的共享方式-软链接

如果删除了文件1，对软链接方式的文件产生影响

9.文件保护

第二遍还是做错的题目！！！

索引表是每个文件一个的

这个1B=8位！！！这种低级失误！！！

9、10全部都是易错点！！！关于FAT好好理解！！

二、习题总结

第一节

(一)选择题

1.UNIX操作系统中，输入/输出设备视为：特殊文件

2.FAT32的文件目录项不包括：文件控制块的物理位置

FAT：文件分配表

文件目录项：FCB 文件控制块

7.操作系统为保证未经文件拥有者授权，任何其他用户不能使用该文件，所提供的解决方法是：

A.文件保护     B.文件保密    C.文件转储      D.文件共享

文件保护通过口令保护、加密保护、访问控制等方式实现

口令和加密是为了防止用户文件被他人存取或盗窃，而访问控制则是用于控制用户对文件的访问方式

9.对一个文件的访问，常由    用户访问权限和文件属性    共同限制

10.加密保护和访问控制这两种机制相比：访问控制机制必须由系统实现

11.为了对文件系统的文件进行安全管理，任何一个用户在进入系统时都必须进行注册，这一级安全管理是：系统级

注意计算平均的方式

一个逻辑记录占100B，看第22个逻辑记录在第几个物理块，一个物理块占512字节

逻辑结构：关于索引文件：是为变长记录文件建立一张索引表，索引表内按照关键字排序，本身也是一个定长记录的顺序文件，加快了文件的检索速度。配置索引表会耗费部分存储空间。

物理结构：指的在内存中设置索引块，将文件分布的盘块号存在索引块区域，每个文件都有其索引块，这是一个磁盘块地址的数组。索引块的第i个条目指向地址的第i个块。要读取第i块，通过索引块的第i个条目的指针来查找和读入所需块！

存取一条记录，就是存文件的一条数据，记录的集合->文件

(二)简答题

1.简述文件的外存分配中，连续分配、链接分配、索引分配各自的主要优缺点

非常超级重点易错！！！

分配物理结构：链接分配方式、使用了FAT，则采用的显式链接方式。

目录文件内查询某一目录或文件的簇号(物理块)，然后查询这一文件的FAT表，链式查询需要访问的物理地址的内容。

每个文件都有对应自己的索引节点(这是一个物理结构的概念，区别于索引文件-这是一个逻辑结构概念)

第二问受制于物理空间，也受制于文件存储方式，一个文件需要对应一个索引结点。

簇的概念：物理块，文件数据的存储单元

一个文件索引节点对应一个文件，一个文件可能存放在多个簇中。一个簇中不会有两个文件的数据。

注意存在共享文件的情况

第二遍又做错的题目！！！

第二节

(一)选择题

(二)简答题

这个题中，一定要明白目录是怎么存的，以及查找目录和文件是怎么查找的！！

每个目录(如根目录下A,B,C…一级，目录表项内容是文件名A-A的第一块磁盘地址；如果是文件则存放FCB的地址)都被放到一个块中，用链接方式存储起来，然后A的目录下存放(D的第一块磁盘地址、E文件的FCB地址)。依次访问，直到找到目标文件的FCB，然后取出FCB到内存读取需要访问的磁盘地址。

文件常用的物理结构：连续方式、链接方式(隐式链接、FAT显式链接)、索引方式(链式-单级、多级别、混合)

对于目录存储：目录表采用索引结点方式，同时减少一个目录项占用的空间，让一个目录表可以存放更多的目录项，索引结点的指针指向其他数据快，这个数据快可以存放FCB的数据，但是会造成数据空间的占用。