文件的基本操作&文件系统的层次结构

Posted 2021-10-19 bfhonor

一、文件的基本操作

（一）创建文件（create系统调用）

• 可以“创建文件”，（点击新建后，图形化交互进程在背后调用了“create 系统调用”）
• 进行 Create 系统调用时，需要提供的几个主要参数：
  ①、所需的外存空间大小（如：一个盘块，即1KB）
  ②、文件存放路径（“D:/Demo”）
  ③、文件名（这个地方默认为“新建文本文档.txt”）
• 操作系统在处理 Create 系统调用时，主要做了两件事：
  ①、在外存中找到文件所需的空间（结合空闲链表法、位示图、成组链接法等管理策略，找到空闲空间）
  ②、根据文件存放路径的信息找到该目录对应的目录文件（此处就是 D:/Demo 目录），在目录中创建该文件对应的目录项。目录项中包含了文件名、文件在外存中的存放位置等信息

（二）删除文件（delete系统调用）

• 可以“删除文件”（点了“删除”之后，图形化交互进程通过操作系统提供的“删除文件”功能，即delete 系统调用，将文件数据从外存中删除）
• 进行Delete 系统调用时，需要提供的几个主要参数：
  ①、文件存放路径（“D:/Demo”）
  ②、文件名（“test.txt”）
• 操作系统在处理Delete 系统调用时，主要做了几件事：
  ①、根据文件存放路径找到相应的目录文件，从目录中找到文件名对应的目录项。
  ②、根据该目录项记录的文件在外存的存放位置、文件大小等信息，回收文件占用的磁盘块。（回收磁盘块时，根据空闲表法、空闲链表法、位图法等管理策略的不同，需要做不同的处理）
  ③、从目录表中删除文件对应的目录项

（三）读文件（read系统调用）

• 进程使用 read系统调用完成写操作。需要指明是哪个文件（在支持“打开文件”操作的系统中，只需要提供文件在打开文件表中的索引号即可），还需要指明要读入多少数据（如：读入 1KB）、指明读入的数据要放在内存中的什么位置。
• 操作系统在处理 read 系统调用时，会从读指针指向的外存中，将用户指定大小的数据读入用户指定的内存区域中

（四）写文件（write系统调用）

• 可以“写文件”，将更改过的文件数据写回外存（我们在“记事本”应用程序中编辑文件内容，点击“保存”后，“记事本”应用程序通过操作系统提供的“写文件”功能，即write系统调用，将文件数据从内存写回外存）
• 进程使用 write 系统调用完成写操作，需要指明是哪个文件（在支持“打开文件”操作的系统中，只需要提供文件在打开文件表中的索引号即可），还需要指明要写出多少数据（如：写出 1KB）、写回外存的数据放在内存中的什么位置
• 操作系统在处理 write 系统调用时，会从用户指定的内存区域中，将指定大小的数据写回写指针指向的外存。

（五）打开文件（open系统调用）

• 在很多操作系统中，在对文件进行操作之前，要求用户先使用open系统调用“打开文件”，需要提供的几个主要参数：
  ①、文件存放路径（“D:/Demo”）
  ②、文件名（“test.txt”）
  ③、要对文件的操作类型（如：r 只读；rw 读写等）
• 操作系统在处理open系统调用时，主要做了几件事：
  ①、根据文件存放路径找到相应的目录文件，从目录中找到文件名对应的的目录项，并检查该用户是否有指定的操作权限。
  ②、将目录项复制到内存中的“打开文件表”中。并将对应表目的编号返回给用户。之后用户使用打开文件表的编号来指明要操作的文件。
  

（六）关闭文件（close系统调用）

• 进程使用完文件后，要“关闭文件”，操作系统在处理close系统调用时，主要做了几件事:
  ①、将进程的打开文件表相应表项删除
  ②、回收分配给该文件的内存空间等资源
  ③、系统打开文件表的打开计数器count减1，若count = 0，则删除对应表项。
  
  

二、文件系统的层次结构

• 用一个例子来辅助记忆文件系统的层次结构：
• 假设某用户请求删除文件 “D:/工作目录/学生信息.xlsx” 的最后100条记录。
  ①、用户需要通过操作系统提供的接口发出上述请求——用户接口
  ②、由于用户提供的是文件的存放路径，因此需要操作系统一层一层地查找目录，找到对应的目录项——文件目录系统
  ③、不同的用户对文件有不同的操作权限，因此为了保证安全，需要检查用户是否有访问权限——存取控制模块（存取控制验证层）
  ④、验证了用户的访问权限之后，需要把用户提供的“记录号”转变为对应的逻辑地址——逻辑文件系统与文件信息缓冲区
  ⑤、知道了目标记录对应的逻辑地址后，还需要转换成实际的物理地址——物理文件系统
  ⑥、要删除这条记录，必定要对磁盘设备发出请求——设备管理程序模块
  ⑦、删除这些记录后，会有一些盘块空闲，因此要将这些空闲盘块回收——辅助分配模块