操作系统概念笔记——第十章：文件系统接口
Posted 叶卡捷琳堡
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了操作系统概念笔记——第十章：文件系统接口相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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第十章：文件系统接口
文件系统由两个不同的部分构成
- 一组文件（文件用于储存相关数据）
- 目录结构（目录用于组织系统内的文件并提供有关文件的信息）
10.1 文件概念
文件是记录在外存上的相关信息的具有名称的集合。
从用户角度来说，文件是逻辑外存的最小分配单元。如果数据不在文件中，则不能被写入外存
数据文件的种类
- 数字
- 字符数字
- 二进制
通常，文件由位、字节、行或记录组成
10.1.1 文件属性
文件都有一定的属性，根据系统的不同而不同，通常包括以下属性
- 名称：文件名是唯一的，按照人熟悉的文字编写
- 标识符：标识文件系统内文件的唯一标签，通常为数字：对人而言这是不可读的文件名称
- 类型
- 位置
- 大小
- 保护：决定谁能读、写、执行等的访问控制信息
- 时间，日期和用户标识
所有文件信息都保存在目录结构中，而目录结构也保存在外存上。
10.1.2 文件操作
操作系统提供系统调用对文件进行创建、读、写、定位、删除和截短
1.创建文件
创建文件的两个步骤
- 在文件系统中为文件找到空间
- 在目录中为新文件创建一个条目
2.写文件
执行一个系统调用，指明文件名和要写入文件的内容。对于给定的文件名称，系统会搜索目录以查找该文件位置。
系统需要为这个文件维护一个写位置的指针。每当发生写操作时，必须更新写指针
3.删除文件
在目录中搜索给定名称的文件。找到后，释放其全部空间以便其它文件使用
4.截短文件
该函数不改变文件属性，只是将其长度设为0并释放其空间
上面这几种对文件的操作都需要给定文件并搜索相关目录条目，为了避免这种重复不断的搜索操作，许多系统要求在首次打开文件时，需要使用系统调用open()
操作系统维护一个包含所有打开文件的信息表（打开文件表），当一个文件需要操作时，可通过该表的一个索引指定文件，而不需要再次搜索。当文件不需要操作时，进程可以关闭它
每个打开的文件有如下信息
- 文件指针：跟踪上次读写位置作为当前文件位置指针
- 文件打开计数器：跟踪打开和关闭的数量，在最后关闭时计数器为0。这时，系统可删除此条目
- 文件磁盘位置
- 访问权限
文件锁
文件锁提供了类似之前的读者-写者锁
共享锁类似于读者锁，可以由多个进程并发获取
专用锁类似于写者锁，只有一个进程可获取此锁
课本上还有关于Java中文件加锁的例子
10.2 访问方法
文件用于存储信息，而在访问时，需要将这些信息写入计算机内存
文件信息可以按多种方式进行访问。有的系统只提供了一种访问方式，而有的系统则提供了多种访问方式
10.2.1 顺序访问
文件信息按顺序，一个记录接着一个记录地加以处理、
文件也可重新设置到开始位置，有的系统允许向前或向后跳过n个（n有时只能为1）记录
10.2.2 直接访问
文件由固定长度的逻辑记录组成，以允许程序按任意顺序进行快速的读和写
直接访问基于文件的磁盘模型，磁盘允许对任意文件块进行随机读和写
对于直接访问而言，文件可作为块或记录的编号序列。可先访问块14，再访问块53，再访问块7
对于直接访问文件，读写顺序没有限制
对于直接访问方式，文件操作必须经过修改从而能将块号作为其参数。因此，对于读n的操作，其中n是块号，而不是读下一个。对于写n的操作，不是写下一个。
当然，在有些直接访问中，也保留了读下一个和写下一个的操作
用户向操作系统所提供的块号通常为相对块号。相对块号是相对于文件开始的索引
有的系统块号从0开始，有的从1开始
10.2.3 其它访问方式
比如根据索引访问，等等。这一部分不太重要，不再赘述
10.3 目录结构
为了管理庞大的文件系统，需要组织这些文件，而这种管理涉及目录
10.3.1 存储结构
磁盘可以整体用于一个文件系统。当磁盘上需要装多个文件系统时，会将磁盘分成若干个部分，这些部分称为分区或片。每个磁盘分区可以创建一个文件系统
简单来说，可以将存储文件系统的一大块存储空间称为卷。设备目录记录卷上的所有文件的具体信息（名称，位置，大小，类型）
10.3.2 目录概述
目录可看作符号表，它能将文件名称转换成目录条目
关于目录的相关操作
- 搜索文件
- 创建文件
- 删除文件
- 遍历目录
- 重命名文件
- 跟踪文件系统
10.3.3 单层结构目录
单层结构目录，所有文件均在同一目录中
不足：当有多个用户时，由于单层目录要求有唯一名称，因此两个用户不能命名相同的文件名
10.3.4 双层结构目录
对于双层结构目录，每个用户都有自己的用户文件目录（UFD），每个UFD都有相似的结构，但只列出单个用户的文件
10.3.5 树状结构目录
用户可以创建自己的子目录，并组织文件
树状结构目录是最常用的目录结构，树有根目录，系统内每个文件都有唯一路径名
通常情况下，每个进程都有一个当前目录。当前目录包括这个进程可能需要用到的大多数文件。当需要文件时，就搜索当前目录。如果所需文件不在此目录中，那么用户必须指定路径名
其它部分不太重要，老师上课直接略去了，这里就不再赘述
以上是关于操作系统概念笔记——第十章：文件系统接口的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章