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文件基本概念
1.文件的定义：一组有意义的信息的集合。
2.文件的属性：文件名、标识符、类型、位置大小、创建时间、修改时间、保护信息.....
文件逻辑结构
3.文件的逻辑结构：无结构文件（二进制流或字符流组成，流式文件）和有结构文件（已占据相似的记录组成，记录式文件）
补充：每条记录由关键字和若干数据项组成，根据长度可分为定长记录和不定长记录两种。
有结构文件：顺序文件、索引文件、索引顺序文件
顺序文件：链式存储 或 顺序存储（串结构 或 顺序结构）
串结构：记录顺序与关键字无关； 顺序结构：记录按关键字顺序排列。
索引文件：建立一张索引表，每个记录对应一个表项，支持随机存取
补充：索引表本省计算定长记录的顺序文件，一个索引表项就是一条定长记录。
文件目录结构
4.文件目录结构：单级目录结构（不允许文件重名）--->两级目录结构（不能对文件分类）---->多级（树形）目录结构（不方便文件共享）---->有向无环图目录结构（设置一个共享计数器）
补充：文件控制块（FCB）是目录文件中的一条记录，一个文件对应一个FCB，一个FCB就是一个目录项，多个FCB组成文件目录。FCB包含文件的基本信息（文件名、物理地址、逻辑地址，物理结构等），存取控制信息（是否可读/可写、禁止访问的用户名单等），使用信息（如文件的建立时间、修改时间等）。
由于多级目录结构的出现导致绝对路径（从根目录出发）和相对路径（从当前目录出发），减少磁盘I/0次数。
索引结点：除了文件名之外的所有信息都放到索引结点中，每个文件对应一个索引结点，由于目录项中只包含文件名和索引结点指针，故而每个目录项的长度减少，每个磁盘块可以存放更多目录项，减少检索文件时磁盘I/0次数。
文件物理结构
5.文件的物理结构 或 文件分配方式（非空闲磁盘块的管理）：连续分配，链接分配，索引分配
连续分配（FCB记录起始块号和文件长度）
优点：支持顺序访问和直接访问（即随机访问），连续分配的文件在顺序访问时速度最快
缺点：不方便文件拓展，存储空间利用率低，会产生磁盘碎片
链接分配--隐式链接（FCB记录起始块号和结束块号）
除文件的最后一个盘块之外，每个盘块中都存有指向下一个盘块的指针。文件目录包括文件第一块的指针和最后一块的指针。
优点：很方便文件拓展，不会有碎片问题，外存利用率高
缺点：只支持顺序访问，不支持随机访问，查找效率低，指向下一个盘块的指针也需要耗费少量的存储空间
链接分配--显式链接（FCB记录起始块号）
补充：文件分配表（FAT），用于显式存放链接文件各物理块的指针。一个磁盘只会建立一张FAT，开机时FAT常驻内存。
优点：很方便文件拓展，不会有碎片问题，外存利用率高，并且支持随机访问，地址转换时不需要访问磁盘
缺点：FAT会占用一定的存储空间
索引分配（链接方案记录的是第一个索引块的块号，多层/混合索引记录的是顶级索引块的块号）
允许文件离散地分配在各个磁盘块中，系统会为每个文件建立一张索引表，索引表中记录了文件的各个逻辑块对应的物理块。
补充：索引表存放的磁盘块称为索引块， 文件数据存放的磁盘称为数据块。
优点：支持随机访问，便于文件拓展
缺点：索引表需要占用一定的存储空间
当索引表太大，一个索引块装不下，解决策略：链接方案、多层索引、混合索引
链接方案：将多个索引块链接起来，若索引表很长，需链接多个索引块，想要找到第i号索引块必须先依次读入前面的索引块
多层索引：k层索引结构，在顶级索引表未调入内存时访问一个数据块只需要k+1次磁盘操作，但小文件也需要这么多次
混合索引：顶级索引表中包含直接地址索引（指向数据块），一级间接索引（指向单层索引表）、两级间接索引（指向两层索引表）
文件存储空间管理
6.文件存储空间管理（空闲磁盘块）
存储空间的划分：将物理磁盘块划分为一个个文件卷（逻辑卷、逻辑盘）
存储空间的初始化：将各个文件卷划分为目录区（主要存放FCB和管理信息）和文件区（存放文件数据）
存储空间管理-----空闲表法
分配连续的存储空间，采用首次适应、最佳适应、最坏适应算法来决定为文件分配哪个区间，并且回收时还需注意表项的合并问题。
存储空间管理-----空闲链表法（空闲盘块链和空闲盘区链）
补充：连续的几个空闲盘块组成一个空闲盘区
回收时直接链接在表尾。
存储空间管理-----位示图法
位示图：每个二进制位代表一个盘块。(行号，列号)----> (字号，位号)对应一个盘块号。
存储空间管理-----成组链接法
补充：超级块：文件卷的目录区中专门用一个磁盘块作为“超级块”，当系统启动时需要将其读入内存，包括：下一组空闲盘数+若干个下一组空闲块号。
分配：超级块充当链头作用；
回收：将超级块中的数据复制到新回收的块中，并修改超级块的内容，让新回收的块成为第一个分组。
文件的基本操作
7.文件的基本操作：创建、写、读、删除、打开与关闭
创建文件：分配外存空间（存储空间管理不同策略做不同处理的分配），创建目录项
删除文件：回收外存空间（存储空间管理不同策略做不同处理的回收），删除目录项
文件的打开与关闭：操作open根据文件名搜索目录，并将目录条目复制到打开文件表，成功后返回一个指向打开文件表中的一个条目的指针，通过该文件指针（而非文件名）进行所有I/O操作，同时使用文件打开计数器以记录多少进程打开了该文件，每个close操作使得计数器减1，当为0时进行资源回收释放。
文件共享和文件保护
8.文件共享
基于索引结点的共享方式---硬链接（只有一个文件）
各个用户的目录项指向同一个结点，索引结点中需要有链接计数count，某用户删除文件时，只是删除该用户的目录项并且count--，当count==0时才能真正删除文件数据和索引结点。
基于符号链的共享方式---软链接（创建link文件，另外改成一个文件名）
在一个link型文件中记录文件存放路径（windows快捷方式），操作系统根据路径一层层查找目录，最终找到共享文件，软链接方式需要查询多级目录，因此访问速度会比硬链接慢。
9.文件保护
口令保护
为文件设置“口令”，开销小，“口令”一般存放在FCB或索引结点中（系统中）
加密保护
用“密码”对文件加密，安全性高但加密/解密需要耗费一定时间
访问控制
利用访问控制表（ACL）记录各个用户（或各组用户）对文件的访问权限，实现灵活，包括读写各种方式类型的控制