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一、文件的相關(guān)概念

1、為什么要有文件管理?

文件系統(tǒng)主要是為了方面用戶訪問外部存儲器信息，而不去關(guān)注內(nèi)部存儲的機制，只需要根據(jù)文件名就可以高效的存取信息。

2、文件的定義

文件是這一組具有符號名、在邏輯上具有完整意義的一組相關(guān)信息項的集合。比如一個文本文件、一個電影等。

信息項是構(gòu)成文件內(nèi)容的基本單位，可以是一個字符、一個記錄。

文件的組成：文件名、文件內(nèi)部標(biāo)識、文件類型、文件存儲地址、文件長度、訪問限制、創(chuàng)建時間、訪問時間等。

文件是一種抽象機制，它隱藏了硬件和實現(xiàn)細(xì)節(jié)，提供了將信息保存在磁盤上方便以后讀取的手段。

3、什么是文件系統(tǒng)？

定義：操作系統(tǒng)中實現(xiàn)文件統(tǒng)一管理的一組軟件和相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，專門負(fù)責(zé)管理和存取文件信息的軟件機構(gòu)。

文件系統(tǒng)功能：按文件名存取、針對不同設(shè)備提供文件的統(tǒng)一訪問接口、實現(xiàn)并發(fā)訪問和控制、優(yōu)化文件性能（提高文件存儲效率、提高讀寫性能、差錯恢復(fù)等）。

4、文件類型

按照文件性質(zhì)和用途分類：系統(tǒng)文件、庫文件、用戶文件。

按照信息保存期限：臨時文件、永久文件、檔案文件。

文件保護(hù)方式：只讀文件、讀寫文件、可執(zhí)行文件、普通（不受保護(hù)）文件。

Unix系統(tǒng)：普通文件、目錄文件、設(shè)備文件。

文件系統(tǒng)類型：FAT、FAT32、NTFS、E系統(tǒng)、HPFS等。

二、文件的結(jié)構(gòu)和組織

文件的結(jié)構(gòu)是指文件的組織形式。主要有邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)。

1、文件的邏輯結(jié)構(gòu)

文件的邏輯結(jié)構(gòu)分為兩大類：

結(jié)構(gòu)式記錄式文件：由一個以上的記錄構(gòu)成的文件。

無結(jié)構(gòu)式流式文件：由一串順序字符流構(gòu)成的文件。

1.1 有結(jié)構(gòu)的記錄式文件

記錄式文件，所有的記錄通常都是描述一個實體集的，有著相同或者不同數(shù)組的數(shù)據(jù)項，記錄的長度分為定長和不定長。

定長記錄：指文件中所以記錄的長度相同。特點：處理方便、開銷小。是一種常見的記錄格式，廣泛用于數(shù)據(jù)處理中，

變長記錄：指文件中各記錄的長度不相同。因為很多情況下一個記錄所包含的數(shù)據(jù)項數(shù)組可能不同，比如文字的標(biāo)題、內(nèi)容等。

1.2 無結(jié)構(gòu)的流式文件

流式文件的文件體是字節(jié)流，不劃分記錄。無結(jié)構(gòu)的流式文件通常采用順序訪問的方式，并且每次讀寫訪問可以指定任意長度，以字節(jié)為單位。

2、文件的物理結(jié)構(gòu)

文件的物理結(jié)構(gòu)：指文件內(nèi)部的組織形式，也就是文件在物理設(shè)備上的存放方法。文件的物理結(jié)構(gòu)決定了文件在存儲設(shè)備上的存放位置，文件的邏輯塊號到物理塊號的轉(zhuǎn)換也是由文件的物理結(jié)構(gòu)決定的。

1、連續(xù)結(jié)構(gòu)

也稱為順序結(jié)構(gòu)，它將邏輯上連續(xù)的文件信息依次存放在連續(xù)編號的物理塊上。針對文件記錄的批量存取時，連續(xù)結(jié)構(gòu)存取效率最高。如果針對交互應(yīng)用場合連續(xù)結(jié)構(gòu)的性能就會很差。如果文件很大的情況效率會更低。

連續(xù)結(jié)構(gòu)的另外一個缺點是不便于記錄的增加和刪除操作。

2、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)

也稱為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，它是將邏輯上連續(xù)的文件信息存放在不連續(xù)的物理塊上，每個物理塊設(shè)有下一個指針指向下一個物理塊。如果知道第一個物理塊號就可以查找整個文件。

3、索引結(jié)構(gòu)

將邏輯上連續(xù)的文件存放在不連續(xù)的物理塊上，系統(tǒng)為每一個文件建立一張索引表。索引表會記錄文件信息所在邏輯塊號對應(yīng)的物理塊號。

4、多個物理塊的索引表

索引表右文件創(chuàng)建時系統(tǒng)自動創(chuàng)建，并且和文件一起存放在同一個文件卷上。多塊索引表組織形式：鏈?zhǔn)轿募⒍嘀厮饕募?/p>

UNIX文件系統(tǒng)采用三級索引結(jié)構(gòu)，inode是文件系統(tǒng)的基本構(gòu)成單位，表示文件系統(tǒng)樹形結(jié)構(gòu)的節(jié)點。

UNIX文件索引表項尋址方式：直接尋址、一級間接尋址、二級間接尋址、三級間接尋址。

三、文件目錄

文件控制塊（FCB）：包含文件名和存放文件物理地址的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

文件目錄：文件控制塊的有序集合。

1、文件控制塊

文件控制塊包含基本信息、存儲控制信息、使用信息類。

基本信息類：文件名、文件物理地址、文件長度、文件塊數(shù)。

存儲控制信息類：文件存取權(quán)限，常見的RWX權(quán)限。

使用信息類：文件創(chuàng)建日期、最后一次修改日期、最后一次訪問日期、當(dāng)前使用的信息（打開文件的進(jìn)程數(shù)、在文件上的等待隊列等）。

2、目錄結(jié)構(gòu)

常見的目錄結(jié)構(gòu)有一級目錄結(jié)構(gòu)、二級目錄結(jié)構(gòu)、多級目錄結(jié)構(gòu)

1、一級目錄結(jié)構(gòu)

整個目錄組織是一個線性結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)中只需建立一張目錄表，系統(tǒng)給每個文件分配一個目錄項。

特點：結(jié)構(gòu)簡單、查找速度慢，不能重名、不方便實現(xiàn)文件共享，適合當(dāng)用戶環(huán)境中。

2、二級目錄結(jié)構(gòu)、多級目錄結(jié)構(gòu)

二級目錄結(jié)構(gòu)由主文件目錄（MFD）、用戶目錄（UFD）組成。在主文件目錄中，每個用戶文件目錄都占有一個目錄項，器目錄項中包括用戶名和指向該用戶目錄文件的指針。用戶目錄是由用戶所有文件的目錄項組成的。

特點：提高了檢索目錄的速度、較好地解決了重名問題；用戶隔離不方便文件的共享。

3、多級目錄結(jié)構(gòu)

目前多道程序設(shè)計系統(tǒng)常采用多級目錄結(jié)構(gòu)，這種目錄結(jié)構(gòu)像一棵倒置的有根樹，也稱為樹形目錄結(jié)構(gòu)每一個節(jié)點是目錄，葉子節(jié)點是文件。

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總結(jié)

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