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【6、6-1、6-2】
本节课要理解文件系统中的一些重要概念，视频中涉及到读写文件的细节描述，仅做了解。
1、理解数据项、记录和文件的三级概念
答：数据项：在文件系统中，数据项是最低级的数据组织形式，可把它分成以下两种类型：1) 基本数据项，如：学号、姓名。2) 组合数据项，如：出生日期（由年月日三个基本数据项构成）。
记录：一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。一个记录应包含哪些数据项，取决于需要描述对象的哪个方面。如学生包含许多信息，如：学号、姓名、出生日期、电话号码、……。如果文件记录的是学生成绩，那么需要记录学号、姓名、成绩等这些数据项，而出生日期、电话号码等这些数据项不必记录。
文件：指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合，可分为有结构文件（由若干记录构成的文件，如：Excel文件、数据库文件）和无结构文件（数据不是按这样组织的：文件由若干记录构成，记录有若干数据项构成，可把文件直接看成由若干字符构成，如：文本文件、word文件）两种。
2、有哪些文件类型？
答：（1）根据文件的性质和用途的不同，可将文件分为三类：
1) 系统文件，这是指由系统软件（如操作系统、数据库系统）构成的文件。大多数的系统文件只允许用户调用，但不允许用户去读，更不允许修改；有的系统文件不直接对用户开放。
2) 用户文件，指由用户的源代码、目标文件、可执行文件或数据等所构成的文件。用户将这些文件委托给系统保管。
3) 库文件，这是由标准子例程及常用的例程等所构成的文件。这类文件允许用户调用，但不允许修改。
（2）按文件中数据的形式分类，也可把文件分为三类：
1) 源文件，这是指由源程序和数据构成的文件。通常，由终端或输入设备输入的源程序和数据所形成的文件都属于源文件。它通常是由ASCII码或汉字所组成的。
2) 目标文件，这是指把源程序经过编译程序编译过，但尚未经过链接程序链接的目标代码所构成的文件。目标文件所使用的后缀名是“.obj”。
3) 可执行文件，这是指把编译后所产生的目标代码经过链接程序链接后所形成的文件。其后缀名是 .exe。
（3）根据系统管理员或用户所规定的存取控制属性，又可将文件分为三类：
1) 只执行文件，该类文件只允许被核准的用户调用执行，不允许读和写。
2) 只读文件，该类文件只允许文件主及被核准的用户去读，不允许写。
3) 读写文件，这是指允许文件主和被核准的用户去读或写的文件。
文件主一般指的是创建该文件的用户；核准的用户，是指除文件主之外的合法用户
（4）根据文件的组织形式和系统对其处理方式的不同，同样可将文件分为三类：
1) 普通文件，是由ASCII码或二进制码组成的字符文件，一般用户建立的源程序文件、数据文件以及操作系统自身代码文件、实用程序等都是普通文件。
2) 目录文件，是由文件目录组成的文件（即该文件中的数据内容就是目录或索引），通过目录文件可以对其下属文件的信息进行检索，对可执行文件进行操作，与普通文件一样。
3) 特殊文件，特指系统中的各类I/O设备。为了便于统一管理，系统将所有的I/O设备都视为文件，并按文件方式提供给用户使用，如目录的检索、权限的验证等都与普通文件相似，只是对这些文件的操作将由设备驱动程序来完成。
3、理解文件系统的层次结构
答：这两个图都可以描述文件系统的层次结构（右边图隐藏了中间层的具体细节）。
（1）对象及其属性，文件管理系统管理的对象如下：
1) 文件；2) 目录；3) 磁盘(磁带)存储空间。
（2）对对象操纵和管理的软件集合
该层是文件管理系统的核心部分。文件系统的功能大多是在这一层实现的，其中包括有：
① 对文件存储空间的管理；② 对文件目录的管理；③ 用于将文件的逻辑地址转换为物理地址的机制；④ 对文件读和写的管理；⑤ 对文件的共享与保护等功能。
在实现这些功能时，OS通常都采取了层次组织结构（也就是视频中给出的内部4层结构），即在每一层中都包含了一定的功能，处于某个层次的软件，只能调用同层或更低层次中的功能模块。
（3）文件系统的接口
为方便用户的使用，文件系统以接口的形式提供了一组对文件和记录操作的方法和手段。通常是下面3种类型的接口：
1) 命令接口，是指作为用户与文件系统直接交互的接口，用户可通过键盘终端键入命令取得文件系统的服务。如：Windows操作系统的命令提示符。
2) 程序接口，是指作为用户程序与文件系统的接口，用户程序可通过系统调用取得文件系统的服务，例如：用于创建文件的系统调用Creat，用于打开一个文件的系统调用Open等。通常以函数调用的方式实现。
3) GUI，这个不用多说了吧。GUI本质上也是使用命令，只不过通过窗口（及窗口元素，如按钮）+鼠标，把命令转化为更方便的图形界面操作。
4、有哪些文件操作？
答：（1）最基本的文件操作包含下述内容：
1) 创建文件；2) 删除文件；3) 读文件；4) 写文件；5) 设置文件的读/写位置。
（2）文件的“打开”和“关闭”操作：当用户要求对一个文件实施多次读/写或其它操作时，每次都要从检索目录开始。为了避免多次重复地检索目录，在大多数OS中都引入了“打开”(open)这一文件系统调用，当用户第一次请求对某文件进行操作时，须先利用open系统调用将该文件打开。
（3）其它文件操作：
1) 有关对文件属性的操作，即允许用户直接设置和获得文件的属性，如改变已存文件的文件名、改变文件的拥有者(文件主)、改变对文件的访问权，以及查询文件的状态(包括文件类型、大小和拥有者以及对文件的访问权等)；
2) 有关目录的操作，如创建一个目录，删除一个目录，改变当前目录和工作目录等；
3) 用于实现文件共享的系统调用，以及用于对文件系统进行操作的系统调用等。
5、理解文件系统的逻辑结构和物理结构
答：文件的结构是指文件的组织形式，从用户角度所看到的文件组织形式，称为文件的逻辑结构。文件的逻辑组织是为了方便用户使用。一般文件的逻辑结构可以分为两种：无结构的字符流文件和有结构的记录文件（第1个问题已提到）。记录文件有顺序文件、索引顺序文件、索引文件和直接文件等几种；
文件的物理结构是指文件在存储设备（这里的存储设备是外存，如：磁盘、软盘、光盘、U盘等）上的存放方法。文件的物理结构侧重于提高存储器的利用效率和降低存取时间。文件的存储设备通常划分为大小相同的物理块，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文件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。常用的文件分配策略有：1）顺序分配，即连续分配；2）链接分配，即串联分配；3）索引分配。
在计算机中，总是涉及逻辑和物理的概念，一般来说，逻辑是假的，是方便用户操作和使用的（包括编写用户程序）；而物理是真实的，是面向硬件的。因为用户最终使用的是硬件上的资源，所以总是存在逻辑到物理的映射（或转换），OS课程中大量的逻辑和物理的应用及其转换，在数据结构课程中讲到逻辑结构和物理结构也是这个意思。