第三章.3节 文件系统接口

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（PS：个人课下整理的操作系统笔记，OneNote直接拷贝过来的，图片看不了就将就一下，配合张伟老师的PPT看效果更好）

一、文件的概念

1.文件是一个记录在二级存储上有名称的具有相关信息的集合

2.从用户角度来讲，一个文件是保存信息的最小分配单元

3.文件的属性（attribute）

• 文件的相关信息保存在磁盘的目录结构中
• 文件有了名称之后，就独立于进程，用户，操作系统了

4.文件的操作

 

• 系统调用open通常返回的是打开文件表的对应条目的指针，后续操作都是基于该指针进行的。
• 单个进程的“打开文件表”和系统的“打开文件表”，单个进程的表的每一条目都指向系统的表。
  • 单个进程的“打开文件表”，包含进程中打开的所有文件，以及文件的当前位置指针。
  • 系统的“打开文件表”，包含进程的无关信息。磁盘位置、访问日期、文件大小，open count
• 打开文件的有关信息

 

二、访问方式

1. 顺序访问——基于磁带模型
2. 直接访问——基于磁盘模型（随机访问设备，利用相对块号），适于大规模容量信息的存储
3. 索引访问——建立在直接访问方式基础上，对于比较大的文件

 

三、目录结构（Directory structure）

1. 目录是包含文件信息的结点集合
2. Both the directory structure and the files reside on disk，需备份文件和目录
3. 分区：逻辑上的磁盘；卷volume：包含文件系统

一个物理上的磁盘对应多个逻辑上的分区

卷volume基于分区来说的，是带有文件系统的分区

1. 目录的操作
   1. 搜索文件：搜索目录结构查找特定文件条目。类似的名称可能预示着文件之间的关系，能够查询给定文件名相关联的所有文件。
   2. 创建文件
   3. 删除文件
   4. 列举目录：能够列举出目录内的所有文件，及其各个条目的内容
   5. 重命名文件：文件名能够向用户展示其内容。
   6. 遍历文件系统。用户可能希望遍历目录的每个记录，以及文件系统的每个文件。为了可靠，定期备份。
2. 目录的逻辑结构//重点
   1. Single-Level Directory

• 单层目录中不能有重复命名

1. Two-Level Directory
   • 一个系统一个MFD，一个用户一个UFD
   • 不同的用户文件目录可能会有相同的文件名
   • 缺点：对用户的隔离，不能同时在线对同一个任务作业
2. Tree-Structured Directory
   • 最为常用的目录结构
   • 树有根目录。
   • 系统内的每个文件都有惟一路径名。
   • 路径名是从根经过所有子目录再到指定文件的路径
   • 缺点：树形结构禁止共享文件和目录
3. Acyclic-Graph Directory无环图目录
   • 可以共享文件和目录
   • 问题：遍历可能会陷入死循环，删除时可能另一个同样指向它的文件在操作
4. General Graph Directory通用图，是一个垃圾例子
   • 由于环的存在，遍历会有问题（死循环），删除也会有问题。

1. 文件系统加载（mounting）

1. 文件共享（sharing）

• 一个文件或者目录的拥有者ID和组ID与其他文件文件属性一起保存
• 远程文件系统：FTP、DFS（分布式文件系统）、www(world wide web)
• 用户服务器模型：允许客户加载到服务器上的远程文件系统
  • NFS、CIFS的系统调用都会转换成远程调用
• 分布式系统

1. 保护
   1. 安全性问题
      1. 物理损坏
      2. 非法访问
   2. 解决：增加访问控制列表