操作系统原理教程第4章文件管理本章教学目标熟悉文件的概念、分类、文件的组织掌握磁盘的调度算法熟悉文件目录的管理、文件的保密与保护方法熟悉文件的使用本章教学内容4.1文件管理概述4.2文件的组织4.3文件的存储设备4.4文件的目录管理4.5文件的共享与安全4.6文件的使用4.1文件管理概述4.1.1文件管理的主要任务4.1.2文件管理的主要功能4.1.3文件系统的基本概念4.1.1文件管理的主要任务文件管理，即构成一个文件系统，负责管理在外存上存放的文件，并把对文件的存取、共享和保护等手段提供给操作系统和用户。文件管理的主要目标是提高外存储空间的利用率。它的主要任务是对用户文件和系统文件进行管理，方便用户使用，并保证文件的安全性。4.1.2文件管理的主要功能1.文件存储空间管理2.文件目录管理3.逻辑文件与物理文件的转换4.文件读写管理5.文件共享和安全的管理1.文件存储空间管理存储管理的任务是为每个文件分配必要的外存空间，提高外存的利用率，并能有助于提高文件系统的工作速度。由于文件存储设备是以块为单位进行管理的，因此，文件存储空间的管理实质上是一个空闲块的组织和管理问题，它包括空闲块的组织，空闲块的分配与空闲块的回收。2.文件目录管理为实现文件的按名存取，每个文件首先应该具有一个文件名与之对应。目录管理的任务是为每个文件建立目录项，并对众多的目录加以组织，以实现方便的按名存取，实现文件的共享，提供快速的目录查询手段，提高文件的检索速度。3.逻辑文件与物理文件的转换逻辑文件：规定用户直接使用的文件。物理文件：存储介质上的文件。用户使用文件时只要给出文件的名字和一些适当的说明信息，文件系统就能按照用户的要求把逻辑文件组织成物理文件存放到存储介质上，或者把存储介质上的物理文件转换成逻辑文件供用户使用。文件系统还可根据需要更换文件存放的位置而对用户没有任何影响。4.文件读写管理文件系统读写控制的主要任务：一是，对于拥有读写和执行权限的用户，允许其对文件进行相应的操作。二是，对于没有相应权限的用户，禁止他们对文件进行相应的操作。三是，防止一个用户冒充其他用户对文件进行读写操作。四是，防止拥有存取权限的用户误用文件。5.文件共享和安全的管理文件共享是指不同的用户共同使用同一个文件。文件的安全管理即文件的保护，是解决文件的非法操作的关键。4.1.3文件系统的基本概念1．文件2．记录3．数据项4．文件类型5．文件系统模型1．文件文件是指存放在外存上的已命名的一组相关信息的集合。通常将程序和数据组织成文件。文件中的基本访问单位可以是位、字节或记录。文件的属性包括文件类型、文件长度、文件的物理位置、文件的存取控制、文件的建立时间。2．记录记录是一组相关数据项的集合，用于描述数据对象某方面的属性。它是文件中数据处理的基本单位，是组成文件的基本元素。3．数据项数据项是指描述一个对象的某种属性的字符集，它是数据处理的最小单位。它可以分为基本数据项：是用于描述一个对象的某种属性的字符集，是数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位，即原子数据，又称为数据元素或字段。组合数据项：由若干个基本数据项组成，简称组项。4．文件类型（1）按性质和用途分类系统文件、用户文件、库文件（2）按文件中的数据形式分类源文件、目标文件（3）按文件的存取控制属性分类只执行文件、只读文件、读写文件（4）按文件的逻辑结构分类有结构文件、无结构文件（5）按文件的物理结构分类顺序文件、链接文件、索引文件（6）按照文件的内容分类普通文件、目录文件、特殊文件5．文件系统模型文件系统是指含有大量文件及其属性说明的，对文件进行操纵和管理的，向用户提供使用接口的软件集合。图4-1表示了文件系统的模型。它分为三个层次最低层是对象及其属性说明；中间层是对对象进行操纵和管理的软件集合；最高层是文件系统提供给用户的接口。4.2文件的组织文件的组织是指文件的构造方式，即文件的结构。对任何一个文件，都存在着两种形式的结构：逻辑结构和物理结构。4.2.1文件的逻辑结构4.2.2文件的物理结构4.2.3记录的成组和分解4.2.1文件的逻辑结构1．文件逻辑结构的概念2．文件逻辑结构的形式1．文件逻辑结构的概念文件的逻辑结构（FileLogicalStructure）是用户用户组织文件时可见的结构，即用户所观察到的文件组织形式。文件的逻辑结构是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于物理特性，又称为文件组织。选择文件的逻辑结构主要有以下原则：（1）提高检索效率（2）便于修改（3）降低文件存储费用（4）便于用户操作2．