5.第五章 文件系统

这是一篇关于5.第五章 文件系统的思维导图。操作系统：是一种复杂的系统软件，是不同程序代码、数据结构、数据初始化文件的集合，可执行。

第五章：文件系统

• 文件：
  • 概括：
    • 文件系统的用户接口包括文件的【命名】【类型】【属性】【对文件的操作】
  • 文件的命名与结构：
    • 文件的命名：
      • 所有操作系统都允许用【1～8个字母组成的字符串】
      • 多数操作系统都支持文件名用【圆点】隔开，圆点后面的部分称为【文件扩展名】
    • 文件结构：
      • 无结构字节序列（流式文件）：
        • Windows、Linux
        • 一个字节
        • 提供【灵活性】
        • 每个单位是一个字节
      • 固定长度记录序列：
        • 一个记录
        • 中心思想：
          • 【读操作返回一个记录】
          • 【写操作重写或追加一个记录】
        • 每个单位是一条记录
      • 树形结构：
        • 记录长度不定
        • 在记录的固定位置包含一个【关键字域】
        • 记录树【按关键字域排序】
  • 文件的类型：
    • 正规文件：
      • ASCII文件：
        • 可显示和打印，通常的文本编辑器可编辑
      • 二进制文件：
        • 不能直接显示和打印，需要专门编辑器（二进制文件编辑器）
    • 目录文件：
      • 管理文件系统的【系统文件】
    • 字符设备文件：
      • 和【输入输出】有关
    • 块设备文件：
      • 用于【磁盘类】设备
  • 文件的属性：
    • 文件存取：
      • 顺序存取：
        • 早期，从文件开始处读取信息，不能跳过
      • 随机存取：
        • 又称直接存取，可以以任意顺序读取文件信息
    • 文件属性：
      • 除了文件名和文件数据外，其他与文件相关的信息，如创建日期、文件大小、修改时间等
  • 对文件的操作：
• 目录：
  • 目录文件的结构：
    • 定义：
      • 目录是文件系统中实现【按名访问】的重要数据结构
    • 目录文件的结构：
      • 属性放在【目录项】中和放在【i结点中】
  • 目录结构：
    • 单层目录（根目录）：
      • 问题：
        • 文件命名、搜索效率低
    • 两级目录：
      • 优缺点：
        • 优点：
          • 解决重名问题
          • 查找快
        • 缺点：
          • 增加系统开销
    • 树形目录：
      • 优缺点：
        • 【背】优点：
          • 便于文件分类
          • 层次结构清晰
          • 便于管理和保护
          • 解决了重名问题
          • 查找速度加快
        • 缺点：
          • 结构相对复杂
      • 路径名（树形目录）：
        • 绝对路径名：
          • 从根目录到文件
        • 相对路径名：
          • 从当前工作目录到文件
  • 目录操作（UNIX）：
• 文件系统的实现：
  • 实现文件：
    • 簇：
      • 定义：
        • 文件系统常以【2^n个连续的扇区】为单位对文件进行磁盘空间的分配，把分配给文件的连续扇区构成的【磁盘块】称为【簇】
    • 文件分配的四种方式：
      • 连续分配：
        • 内容：
          • 把每个文件作为一连串【连续数据块】放在磁盘上
        • 【背】优缺点：
          • 优点：
            • 【实现简单】，记录簇仅需两个数字：【第一块的磁盘地址】、【文件的块数】
            • 【读操作性能好】，在单个操作中就能从磁盘上读取整个文件
          • 缺点：
            • 磁盘变得零碎，空闲的连续簇形成“空洞”
      • 磁盘链接表：
        • 使用【磁盘链接表分配】
        • 【背】优缺点：
          • 优点：
            • 充分利用每个簇
          • 缺点：
            • 随机存取相当缓慢
      • 内存的链接分配表：
        • 使用【内存的链接分配表】分配
        • 将文件所在的磁盘的簇号放在内存的表(文件分配表)中，【MS-DOS】采用
        • 缺点：
          • 必须把整个表都存放在内存中，占用内存空间大
      • 【算】i-结点：
        • 内容：
          • 为每个文件赋予一个被称为【i结点】的数据结构，其中列出了【文件属性】和【文件块的磁盘地址】
        • 计算题：
        • 【例】：
          • 步骤：
            • 算出簇号的数量：
              • 2KB=2*1024=2048B
              • 2048/4=512(簇)
            • 12个直接地址：
              • 2*12=24KB
            • 1个一次间接地址：
              • 512*2KB=1MB
            • 2个一次间接地址：
              • 512^2*2KB=512MB
            • 3个一次间接地址：
              • 512^3*2KB=256GB
            • 最大文件长度：
              • 24KB+1MB+512MB+256GB
  • 实现目录：
  • 磁盘空间管理（簇）：
    • 簇大小：
      • 文件系统为文件分配磁盘空间以【簇】为单位
      • 簇大小过大：
        • 容易造成空间浪费
      • 簇大小过小：
        • 文件跨越簇，访问文件时间延长
      • 簇的分配：
        • 一般簇大小是【2的整数次幂个连续的扇区】
    • 记录空闲块（两种常用）：
      • 空闲簇链接表：
        • 用一些空闲簇存放空闲簇的簇号
      • 位图：
        • 用n位位图对应磁盘的n个簇 空闲簇用1表示 已分配簇用0表示