【操作系统】文件管理

news2024/11/22 10:14:10

文章目录

文件管理初识
- 文件的属性
- 文件内部的数据如何组织起来？
- 文件之间应该如何组织起来？
- 操作系统应该向上提供哪些功能？
- 从上往下看，文件应该如何存放在外存？
- 其他需要由操作系统实现的文件管理功能
文件的逻辑结构
- 无结构文件
- 有结构文件
- - 逻辑结构
  - 顺序文件
  - 索引文件
  - 索引顺序文件
  - 多级索引顺序文件
文件目录结构
- 文件控制块
- 单级目录结构
- 两级目录结构
- 多级目录结构(树形目录结构)
- 无环图目录结构
- 索引节点(FCB的改进)瘦身
文件的物理结构
- 文件块、磁盘块
- 连续分配
- 链接分配
- - 隐式链接
  - 显式链接
  - 链接分配总结
- 索引分配
- - 链接方案
  - 多层索引
  - 混合索引
  - 索引分配总结
- 文件物理结构分配总结
管理空闲磁盘块的几种算法
- 存储空间的划分与初始化
- 空闲表法
- 空闲链表法
- - 空闲盘块链
  - 空闲盘区链
- 位示图法
- 成组链接法
文件的基本操作原理
- 创建文件
- 删除文件
- 打开文件
- 关闭文件
- 读文件
- 写文件
文件共享
- 基于索引结点的共享方式（硬链接）
- 基于符号链的共享方式（软链接）
文件保护
- 口令保护
- 加密保护
- 访问控制
文件系统的层次结构
磁盘的结构
- 磁盘、磁道、扇区
- 如何在磁盘中读/写数据
- 盘面、柱面
- 磁盘的分类
磁盘调度算法
- 一次磁盘读/写操作需要的时间
- 先来先服务(FCFS)
- 最短寻找时间优先算法（SSTF）
- 扫描算法（SCAN）
- LOOK算法
- 循环扫描算法（S-SCAN）
- C-LOOK算法
减少磁盘延迟时间的方法
- 交替编号
- 磁盘地址结构的设计
- 错位命名
磁盘管理
- 磁盘初始化
- 引导块
- 坏块的管理

文件管理初识

在这里插入图片描述

文件的属性

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文件内部的数据如何组织起来？

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文件之间应该如何组织起来？

在这里插入图片描述

操作系统应该向上提供哪些功能？

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从上往下看，文件应该如何存放在外存？

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其他需要由操作系统实现的文件管理功能

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最后总结一下：
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文件的逻辑结构

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、
这里说一下随机访问和顺序访问：

随机访问(Random Access)是计算机存储介质的一种访问方式。它指的是存储介质可以以任意的、不连续的方式访问存储的每个地址。也就是说,随机访问允许直接访问存储介质的任意位置,不需要从开头逐个访问到需要的地址。

与随机访问相对的是顺序访问(Sequential Access),它要求从存储介质的开头开始逐个访问,直到找到需要的信息。随机访问的访问时间不依赖于信息在介质中的物理位置,而顺序访问的访问时间则与信息的位置密切相关,时间较长。

常见的随机访问存储介质有:

内存(RAM):可以直接通过地址线访问任意地址的内容。
硬盘(HDD/SSD):虽然硬盘的存储介质是循环的,但通过读/写磁头可以直接访问任意扇区,所以也支持随机访问。
CD/DVD-ROM:通过光学读取头可以直接定位任意位置的信息。

而常见的顺序访问存储介质有:

磁带(Magnetic Tape):需要从开始顺序读取信息,访问时间依赖于信息的位置。
光带(Optical Tape):同样需要顺序读取,不支持随机访问。

随机访问带来的主要优点是:

快速读取访问时间:可以直接定位到需要读取的地址,不依赖于信息的物理位置,访问时间较短。
便捷的插入和删除:可以在任意位置插入和删除数据,不影响其他数据的存取。
更简单的文件管理:支持将文件从一个随机位置直接引入到另一个随机位置。

无结构文件

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有结构文件

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定长记录
不定长记录

逻辑结构

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顺序文件

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索引文件

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索引顺序文件

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索引顺序文件的效率分析：
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多级索引顺序文件

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最后总结一下：
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文件目录结构

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文件控制块

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对目录的操作

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单级目录结构

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两级目录结构

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多级目录结构(树形目录结构)

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无环图目录结构解决文件共享

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无环图目录结构

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索引节点(FCB的改进)瘦身

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最后总结一下：
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文件的物理结构

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文件块、磁盘块

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连续分配

连续分配优点：
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连续分配缺点：

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链接分配

链接分配采取离散分配的方式，可以为文件分配离散的磁盘块。分为两种：

隐式链接
显示链接

隐式链接

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显式链接

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链接分配总结

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索引分配

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如何实现逻辑块号到物理块号的转换？

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数据太大，一个索引表装不下那么多的映射怎么办？

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链接方案

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多层索引

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磁盘I/O是指计算机中的磁盘输入/输出操作。它涉及到计算机和外部磁盘存储设备之间的数据传输。
当CPU需要访问磁盘上的数据时,它需要通过磁盘控制器将请求发给磁盘驱动器,驱动器进行寻道、读取数据,然后把数据传给CPU,这整个过程就是磁盘I/O操作。

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混合索引

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索引分配总结

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文件物理结构分配总结

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管理空闲磁盘块的几种算法

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存储空间的划分与初始化

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空闲表法

分配
回收

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空闲链表法

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空闲盘块链

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空闲盘区链

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位示图法

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如何分配与回收？

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成组链接法

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超级块的作用

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如何分配？

需要1个空闲磁盘块

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需要100个空心啊磁盘块

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如何回收

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第二种情况，第一组已满

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最后总结一下：

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文件的基本操作原理

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创建文件

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删除文件

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打开文件

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打开文件表有两种：

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关闭文件

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读文件

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写文件

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最后总结一下：
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文件共享

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基于索引结点的共享方式（硬链接）

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基于符号链的共享方式（软链接）

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例子

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共享的文件不存在时

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最后我们总结一下：
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文件保护

口令保护

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加密保护

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访问控制

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windows的访问控制
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最后我们总结一下：

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文件系统的层次结构

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磁盘的结构

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磁盘、磁道、扇区

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如何在磁盘中读/写数据

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盘面、柱面

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磁盘的分类

按磁头是否可移动分类
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按盘片是否可更换分类

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磁盘调度算法

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一次磁盘读/写操作需要的时间

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先来先服务(FCFS)

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最短寻找时间优先算法（SSTF）

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扫描算法（SCAN）

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LOOK算法

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循环扫描算法（S-SCAN）

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C-LOOK算法

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最后总结一下：
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减少磁盘延迟时间的方法

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交替编号

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磁盘地址结构的设计

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错位命名

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最后我们总结一下：
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磁盘管理

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磁盘初始化

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引导块

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坏块的管理

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