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第九章、文件管理

第九章、文件管理

9.1、文件和文件系统概述

9.1.1、文件的定义

文件是由若干信息项有序构成的。

信息项可以是字节，可以是结构化数据。

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用户通过读写指针来存取文件的信息项。
文件具有文件名，用户通过文件名来存取文件。

9.1.2、文件的分类

不同的分类标准有不同的文件类型。

分类标准1：文件的用途

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分类标准2：文件的操作权限
分类标准3：文件的性质

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我们可以通过windows里面的文件资源管理器来观察。

9.1.3、文件的属性

文件的属性就是用来保存文件的某些重要的信息、基本信息的。

指定文件的类型、操作特性和存取保护等的一组信息。
文件属性存放在文件所在目录的目录文件中。
MS-DOS系统中，文件属性占目录项的一个字节。
- 00000001：只读属性
- 00000010：隐藏属性

9.1.4、文件系统

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文件系统就是用来管理文件的机构。功能是——负责文件的创立、撤销、读写、修改、复制和存取控制等，并管理存放文件的存储设备。它的目标是实现用户以用户名来存取文件。

9.1.5、文件的结构

文件在结构上，我们可以划分为逻辑结构和物理结构。

逻辑结构
- 用户的观点
- 为用户提供逻辑结构清晰、使用方便的文件
- 强调文件信息项的构成方式和用户的存取方式
物理结构
- 系统的观点
- 文件在存储设备（如硬盘）上的存储结构
- 强调合理利用存储空间，缩短I/O存取空间。

文件的逻辑结构

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文件的存取方式

文件的存取分为顺序存取和随机存取。

顺序存取

按照文件信息项排列顺序依次存取。有读写指针，文件打开时，读写指针指向第一个信息项（字节或者记录）。同时每存取一个信息项，读写指针自动加1而指向下一个信息项。
随机存取
- 随机存储就是直接存储，在进行存取操作时指定存取的位置。
- 特点

9.2、文件物理结构

文件的物理结构我们已经知道是指文件在存储设备上的存储方式。它强调合理利用存储空间，并缩短I/O存储的时间。

类型上有：

连续文件
索引结构
串联文件

9.2.1、连续文件

文件按照逻辑块的顺序存放在硬盘连续的物理存储块中。有文件目录来记录文件的长度（块数）和第一个存储块的块号。
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特点

文件建立的时候给出文件最大长度并登记文件的起始位置。
优点

简单，支持顺序存取和随机存取。顺序存取速度快——所需磁盘寻道次数和寻道时间最少。

9.2.2、索引结构

文件存放在不连续的存储块中。需要建立索引表来记录文件逻辑块和物理存储块的对应关系。

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9.2.3、串联文件

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9.3、FAT文件系统（FAT:File Allocation Table）

我们这次学的FAT文件系统——是串联文件的应用。

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文件分配表（FAT）

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文件分配表的缺点

读文件时，先读FAT，影响使用效率。
FAT要占用存储空间。
- 存储容量越大，存储块越多，FAT元素越多。而且元素位宽越长，占用更多额外存储空间。

FAT文件系统

扇区——磁盘上最小的可寻址单元。（一个扇区512字节）
蔟（cluster）=存储块，该设备的最小存取单元（每个存储块就是固定数量扇区。当然不同的系统对应的存储块的扇区数目不一致。）

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蔟数 = FAT元素数目。

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FAT16最大分区大小和对应蔟大小

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9.4、存储空间的管理

9.4.1、存储空间管理

存储空间管理

存储空间管理的功能是记录磁盘使用的情况，管理和分配、回收存储空间。

如何记录磁盘上空闲区块呢？

空闲目录
空闲块链
位示图

空闲文件目录

空闲文件

把连续空闲区看作一个特殊的文件，由多个特殊空闲区块组成。
空闲文件目录

所有空闲文件代表存储设备全部的空闲空间。而为空闲文件建立的专门目录：空闲文件目录。每个表项对应一个空闲文件，包括第一个空闲区块号、空闲块个数等信息。
文件的属性是记录在文件目录中的。存放在外存。不同的系统，文件目录的组织也不完全相同。