文件管理

《计算机操作系统》第7章文件管理思维导图。

第7章 文件管理

• 7.1 文件和文件系统
  • 7.1.1 数据项、记录和文件
    • 数据项：最低级的数据组织方式，描述一个对象某种属性的字符集合
    • 记录：一组相关数据项的集合
      • 记录中必须有一个唯一标识记录的关键字
    • 文件：由创建者定义有文件名的一组相关元素的集合
      • 有结构：一组数据项的集合
      • 无结构：字符流文件
  • 7.1.2 文件名和类型
    • 理解文件名、扩展名
    • 文件类型
      • 1、系统、用户、库文件
      • 2、源、目标、可执行文件
      • 3、只执行、只读、只写、读写文件
      • 4、按组织形式和处理方式分类
        • 1、普通文件：如文本文件、二进制文件
        • 2、目录文件：由文件目录组成的文件
        • 3、特殊文件：各种IO装置通常也被当作文件
  • 7.1.3 文件系统的层次结构
    • 1、最底层的对象及其属性：普通文件、目录文件、磁盘存储空间
      • 目录文件：每个目录项由文件名、对文件属性的说明组成，是管理文件的关键
    • 2、次低层的对象操作和管理软件集合：核心的
      • 功能：对存储空间管理、控制文件的读写、保护、共享等等功能
    • 3、文件的系统接口：提供给上层的服务的接口
      • 1、用户接口：给用户提供的与文件系统交互的接口
      • 2、程序接口：给用户程序提供的与文件系统交互的接口
  • 7.1.4 文件操作
    • 普通操作：创建、删除、读、写、设置读/写位置
      • 都涉及到：目录项中文件的文件名、文件实际物理地址、文件读写属性等，以及文件的存储空间由关联
    • 文件的打开与关闭操作
      • 当用户要多次读写同一个文件时，通过“Open”建立一条快速的链路，不用每次都需要通过目录检索文件
    • 其他操作：1、文件属性的操作 2、目录的操作
• 7.2 文件的逻辑结构
  • 7.2.1 文件逻辑结构
    • 概念：文件是由一系列的逻辑记录组成的，独立于文件的物理特性，又称为文件组织
    • 分类
      • 1、按文件是否有结构分类
        • 1、有结构的文件
          • 概念：指由一组逻辑记录组成的集合
          • 记录的分类
            • 定长记录
            • 变长记录
        • 2、无结构的文件
          • 概念：由字符流构成的文件，又称为流式文件
      • 2、按文件中的记录组织方式分类
        • 1、顺序文件
        • 2、索引文件
        • 3、索引顺序文件
  • 7.2.2 顺序文件
    • 概念：指文件中的记录项是按一定的顺序排列的
    • 排列方式
      • 1、串结构：按照存入时间来排序，很少使用
      • 2、顺序结构：按照关键字排序
    • 记录寻址
      • 目的：为了访问顺序文件中记录的逻辑地址
      • 查找记录地址的方法
        • 1、隐式寻址方式
          • 隐式：指利用指针根据当前指向的逻辑地址和当前逻辑记录的长度进行计算，下一记录的起始地址
          • 缺点：访问一个记录，必须从开头读取，访问速度慢
        • 2、显式寻址方式
          • 显式：指对定长记录的文件实施直接或随机访问
            • 方法
              • 1、直接根据标号和定长来进行计算
              • 2、根据关键字来查找
  • 7.2.4 索引文件
    • 问题：变长记录的文件不适合顺序文件的寻址方式
    • 索引表：根据关键字建立索引表，索引表中有每个记录的关键字、指针、记录长度
    • 寻址上：利用关键字和其余关键字作比较来
  • 7.2.5 索引顺序文件
    • 特征：在按关键字的顺序组织起来的，同时引入了文件索引表，且增加了溢出文件
    • 使用到的方法类似：分块查找
  • 7.2.6 直接文件和哈希文件
    • 特征：不需要使用索引表，不需要去索引表中一个个的查找关键字进行比较，直接利用关键字计算其记录位置
    • 常用方法：哈希法
• 7.3 文件的目录
  • 7.3.1 文件目录需要的支持
    • 文件控制块
      • 作用：存储系统中的文件的信息，便于管理和检索
      • 含有的信息类
        • 1、基本信息类
        • 2、存储控制信息类
        • 3、使用信息类
    • 索引结点
      • 引入原因：在查找目录中，需要不断将磁盘上的目录文件的目录项调入内存，然后比较，不正确就会又调入下一个目录项
      • 思想：将文件名和其他信息分开，因为查找目录时只使用文件名来对比查找，如果将整个目录项调入内存很占空间
      • 索引节点：指向对应文件的除文件名之外的信息的集合的指针，这样调入目录项时，只会又文件名和一个指针，而不是一个大的信息集合
  • 目录文件的要求：按名存取、查找速度快、允许重名、文件可实现共享
  • 7.3.2 简单的文件目录
    • 一级目录：只有一张简单的目录表
      • 缺点：只能实现按名存取
    • 二级目录：建立一个单独的主文件目录，只包含用户名和其对应的用户文件目录
      • 优点：满足四个要求
  • 7.3.3 树形结构目录
    • 最常用的最实用的目录结构！！！
      • Linux系统中详细讲述
  • 7.3.4 目录查询技术
    • 1、线性检索法
      • 需要目录表：目录名字和对应目录所在的物理地址
      • 方法：按照路径名中的路径逐级往下在目录表中查询即可
    • 2、哈希法
• 7.4 文件的共享
  • 7.4.1 基于有向无循环图实现文件共享
    • 基本思路：多个用户要共享一个文件时，必须将共享文件链接到多个用户的父目录中
  • 7.4.2 利用符号链接实现文件共享
    • 基本思路：允许一个文件有多个父目录，但是其中只有一个作为主父目录
• 7.5 文件的保护
  • 影响文件安全性的因素
    • 1、人为因素
      • 存取控制机制
        • 本节只介绍存储控制机制
    • 2、系统因素
      • 系统容错机制
    • 3、自然因素
      • 建立后备系统
  • 7.5.1 保护域
    • 访问权：把一个进程对某对象执行操作的权利，称为访问权
    • 保护域：指该进程对一组对象访问权的集合，进程只能在指定域中执行操作
    • 进程与域之间的动态联系：指将一个进程分为多个阶段，每个阶段保持一个访问域
  • 7.5.2 访问矩阵
    • 基本的访问矩阵：作用描述系统的访问控制，其中行代表域，列代表对象
    • 带有域切换权的访问矩阵：在访问矩阵的列中增设域切换的权力
  • 7.5.3 访问矩阵的修改
    • 修改手段：通过一个进程来修改另一个进程的域的权利
      • 1、拷贝权：指允许将某个域中所拥有的访问权扩展到同一列的其他域中
      • 2、所有权：增加或者删除某种访问权
      • 改变同一列的文件下不同进程的拥有的权利
      • 3、控制权：能够改变进程的同一行下的权限
  • 7.5.4 访问矩阵的实现
    • 将访问矩阵按列、行分割出访问控制表、访问权限表
      • 访问控制表ACL：即每一个文件都有一个ACL，表明每个用户对其的控制权
      • 访问权限表：一个域对每个对象可以执行的一组操作锁构成的表
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