檔案系統

檔案概述

檔案：儲存在外部儲存介質上的、由檔名標識的一組相關資訊的集合。

檔案系統：作業系統中與檔案管理有關的那部分軟體和被管理的檔案，以及實現管 理所需要的一些資料結構的總體。

檔案系統的功能：

1. 實現檔案的“按名存取”功能
2. 實現能夠快速定位檔案的目錄結構，如樹型目錄；考慮如何組織目錄檔案， 即目錄項的設計和檔案控制塊的儲存組織方法，這也直接影響到檢索檔案的速度。
3. 向用戶提供一套使用方便、簡單的操作命令。
4. 管理磁碟、磁帶等組成的檔案儲存器。記錄哪些空間被佔用，哪些空間空閒， 以便使用者建立檔案時，為其分配空閒空間；修改或刪除檔案時，調整或收回相應空間。
5. 實現邏輯檔案到物理檔案的轉換。
6. 保證檔案資訊的安全可靠。
7. 便於檔案的共享。

檔案的分類

• BY邏輯結構：流式檔案、記錄式檔案
• BY用途：系統檔案、庫檔案、使用者檔案
• BY性質：普通檔案、目錄檔案、特殊檔案（IO裝置）
• BY保護級別、儲存期限、資料形式（原始檔、目標檔案、可執行檔案）

檔案的組織

檔案的邏輯結構

檔案的邏輯結構是指從使用者的觀點出發觀察到的檔案組織形式，使用者可以直接處理， 獨立於檔案的物理特性。

流式檔案（無結構檔案、位元組流）

記錄式檔案（資料項->記錄->檔案）

• 順序檔案
• 索引檔案
• 索引順序檔案

檔案的物理結構

檔案的物理結構是指邏輯檔案在物理儲存空間中存放方法和組織關 系，又稱檔案的儲存結構。

• 連續檔案
• 連結檔案（顯式連結用到FAT記錄盤塊間的連結）
• 索引檔案
• 多級索引檔案
• 直接檔案

檔案的存取方法

• 順序存取

  按照記錄的排列順序或字元的先後順序逐個存取的方法叫做順序存取，一 般要設定存取檔案的讀寫指標。對於有結構檔案讀寫指標每次定位的是一條記錄；對於無結 構檔案讀寫指標每次定位的是一個字元。

• 直接存取

  直接存取是根據需要任意存取檔案中的記錄或物理塊的方法。對於有結構的檔案可以直 接讀出第i個編號的記錄，這時會把讀寫指標直接移到讀寫處進行操作；對於無結構檔案可 以按照塊號直接請求存取某個物理塊，即允許隨意讀出或寫入塊。

• 按鍵存取

  直接存取的特例，按鍵值存取對應的記錄。

檔案的儲存空間管理

• 空閒區表法
• 空閒塊連結串列法
• 位示圖法

檔案目錄

檔案目錄的功能：組織管理大量檔案、按名存取、提高對目錄的檢索速度、共享與重新命名

基本概念

FCB：FCB和檔案體構成檔案

檔案目錄和目錄檔案：為了加快檔案的查詢速度，通常把FCB集中起來進行管理，檔案控制塊的有序集合稱為檔案目錄，即一個檔案控制塊就是一個檔案目錄項。檔案目錄也是以檔案的形式儲存在外存 上的，這就形成了目錄檔案。目錄檔案永不為空，至少包含當前目錄項和父目錄項。

目錄檔案的組織

• FCB線性表
• 索引節點（inode）
• 雜湊表

目錄的結構

• 單級目錄
• 二級目錄
• 多級層次目錄
• 圖狀目錄

目錄的操作

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