- 文件系统由两个不同部分组成：
- 一组文件：文件用于存储相关数据
- 目录结构：目录用于组织系统内文件并提供文件相关信息
10.1文件概念
- 文件是记录在外存上的相关信息的具有名称的集合。
- 从用户角度而言，文件是逻辑外存的最小分配单元，即除非数据在文件中，否则 不能写到外存。
文件：一组信息的单元。
1、无结构文件：
字或字节的序列。（字节流式文件）
2、简单记录结构（例如，目录）
- 行（line），可以按行访问。
- 每行可以是定长或变长
3、复杂结构（例如，word)
10.1.1文件属性
- 文件被命名后它就独立于进程、用户甚至创建它的系统。
- 文件通常包括如下属性：
- 文件名：具有唯一性，对人们来说是可读的。
- 标识：文件系统中的唯一性标识，通常为数字，且对于人们是不可读的。
- 类型：
- 位置：指向设备和设备上文件位置的指针。
- 大小：也可包含文件的最大容量。
- 保护：读写执行等的访问控制信息。
- 时间，日期，用户身份。
文件的这些信息保存在记录文件中。（目录）
通常目录条目包括文件名称及其唯一标识符，而标识符又定位文件其他属性信息。一个文件的这些信息可能需要1kb左右的空间来存储，在许多文件系统中，目录本身可能有数兆字节。
10.1.2文件操作：
按名存取，按照名字读取文件。
- 创建文件：①在文件系统中为文件找到空间。②在目录中为新文件创建一个条目。
- 写文件：为了写文件，执行一个系统调用，其指明文件名称和要写的内容。
- 读文件：为了读文件，执行一个系统调用，其指明文件名称和要读入文件块的内存位置。同一时刻一个进程只对一个文件进行读或写的操作，所以可以使用一个当前文件位置指针。
- 在文件内重定位：搜索目录相应条目，设置当前文件位置指针为给定值。在文件内重定位不需要包含真正IO,该文件操作也称为文件寻址（seek）。
- 删除文件：找到相关目录条目后，释放相应文件空间，删除相应目录条目。
- 截短文件：用户只删除文件内容，而保留其属性。该操作将文件长度变为0，释放文件空间，而不改变其属性。
上述6个操作组成所需文件操作的最小集合。
这些基本操作组合起来实现其他操作。
绝大多数文件操作都涉及为给定文件搜索相关目录条目，为了避免这种不断地搜索。许多系统要求在首次打开文件时，需要用一个系统调用open()，操作系统维护一个所有打开文件的信息表。当需要一个文件时只需要通过该表中的索引指定文件而不需要搜索。
在多进程可能同时打开同一文件，通常操作系统采用两级内部表：单个进程的表和整个系统的表。单个进程的表跟踪单个进程打开的所有文件，表内存的是该进程所使用文件信息。
单个表的每一条目相应的指向整个系统的打开文件表。整个系统表包含进程无关信息。一旦一个进程打开一个文件，系统打开文件表就会在表中为打开文件增加一个条目，当其他进程需要同一文件时，只是其进程打开表中增加一个条目，并指向整个系统表的相应条目。而系统打开表会维护一个文件打开计数器，用来记录由多少个进程打开了这个文件，当计数为0时，该文件就可以从系统文件打开表中删除了。
- 共享锁：类似于读者写者问题中的读者锁，可供多个进程并发获取。
- 专用锁：类似于写者锁，只允许一个进程获得。
10.1.3文件类型
- 如果系统能够识别文件类型，那么他就能对文件进行合理的操作，例如，防止一个二进制文件被打印。
- 实现文件类型的常用技术是在文件名称内包含文件类型。名称可分为两部分：名称和扩展名。
- 操作系统通过文件扩展名来表示文件类型以及文件可用操作类型。
常用文件类型：
10.1.4文件结构
所有操作系统必须至少支持一种结构，即可执行文件结构，以便能装入和运行程序。
10.2访问方法
访问方式：
顺序访问：一个记录一个记录的进行，有的系统也允许向前后向后跳过n个。
直接访问：可以访问任意位置。且访问相当灵活。
10.3目录结构
10.3.1存储结构
目录结构：
将磁盘分成两个分区，一个目录，一个内容。
文件目录是文件属性的一个表。
文件比较重要的两个信息：文件名和文件位置。
10.3.2目录概述
对目录的操作：
1、对文件的搜索
2、创建一个文件
3、删除一个文件
4、列出所有文件
5、重命名文件：允许改变文件位置
6、遍历文件系统
7、跟踪文件系统
组织文件，取得如下效果：
1、有效：快速定位一个文件
2、命名：方便用户使用
(1)不同用户可以有相同文件名的文件
(2)相同文件有不同文件名：
动态库或者共享库，按版本分
3、分组：根据文件属性逻辑分组
10.3.3单层结构目录
- 单层目录：
所有文件在同一目录中。文件名必须唯一。不同用户不能有相同名称的文件。 - 评价：
①检索没问题
②命名要求（1）无法实现（2）可以实现
③无法实现
10.3.4双层结构目录
- 双层目录：
每个用户下面有自己的用户文件目录UFD。
用户对文件的操作发生在自己UFD下，是局部的，所以在局部文件名具有唯一性。
如果用户想要访问其他用户的某个文件，那么需要给出文件路径。
如何处理系统文件？
建立一个特定的目录，存放系统文件，当用户搜索一个文件，在自己的UFD下搜索不到时，就去那里搜索。
所以有文件路径概念。 - 评价：
①搜索比单层目录效率高
②文件名(1)可以实现
③分组：没有能力
10.3.5树结构目录
- 树状目录结构：每个进程有自己的当前目录，其中包含了大多数该进程感兴趣的文件。如果进程需要访问其他文件，那么需要给出文件路径。可以是相对路径也可以是绝对路径。
- 树状目录结构可按照不同的主题来组织目录。当进行删除的时候，如果目录有子目录，那么它不允许删除或者直接删除。不允许删除时，首先得一一删掉该目录下所有子目录，然后最后在删除该目录，工作量相当大。允许删除时，危险性比较高。
- 树状结构允许用户访问其他用户的文件。树状结构的文件路径很长，为了避免用户记忆路径，操作系统一开始会遍历整个文件系统，将可执行文件存放在桌面目录下，需要时可直接执行。
树结构目录：
①搜索效率高
内存中有当前目录和祖先目录的相关信息。
②
相对路径和绝对路径。
不写路径的时候会操作当前目录。
10.3.6无环图目录
- 无环图目录允许共享文件。
共享方法可分为两种：
比较常用的是前一种
①链接（快捷方式）：链接实际上是另一文件或目录的指针。当需要访问一个文件，就可搜索目录，如果目录条目标记为链接，那么就可获得真正文件的名称。
这种方法很灵活但也很复杂，当删除文件的时候，如果直接删了真正的文件，那么就会出现很多悬空指针。unix解决办法是，维护一个计数器，用来记录指向该文件的链接数目，当其计数为0的时候，在将其删除。
②复制：在所有用到的地方放一个文件副本，并维护所有文件一致性。
10.3.7通用图目录
10.4文件系统安装
10.5文件共享
10.5.1多用户
- 为了实现共享和保护，多用户系统必须要比单用户系统维护更多的文件和目录属性，现在大多数系统采用了文件（或目录）拥有者和组的概念。组成员享有拥有者权限的一个子集权限。
- 文件拥有者ID和组成员ID和文件属性一起保存。当用户请求文件操作时，查看该用户属于哪一类，它具有什么权限，然后根据它所具有的权限来访问文件。
10.5.2远程文件系统
- 远程文件共享方式：
- 用户通过程序实现在机器（如ftp）之间进行文件的人工传输。可以是匿名访问或者验证访问。
- 分布式文件系统（DFS）远程目录可从本机上直接访问。
- 万维网：用浏览器获取对远程文件的访问，几乎总是匿名交换。
- 分布式信息系统
- 为了便于管理客户机-服务器服务，分布式信息系统也称为分布式命名系统，用来提供远程计算所需要的信息的同一访问。
- 域名系统（DNS）为整个Internet提供了主机名称到网络地址的转换
文件信息的共享和保护。
10.6保护
- 保护：将用户的权限信息放在文件信息中
- 网络有自己的文件系统。
- 网络会将不同系统的文件映射为可共用的文件
- 分布式系统和网络文件系统
acl访问控制表：对每个文件有什么权限：
- 读、写、更新、创建、列表。保护文件不受物理损害（可靠性）和非法访问（保护）。
- 可靠性：文件备份。
- 文件的拥有者和创建者可以做的事情。
linux文件权限：
读、写、执行。 - 三种用户类型：
- a) Owner access 7 RWX(111)
- b) Group access 6 RWX(110)
- c) Public access 1 RWX(001)
- Chmod 761 game.
- 三个数字分别代表三种用户的权限。
文件系统为用户提供方便的接口。
用户可以按照抽象的文件类型来使用。
通过创建文件索引访问。