第六章 文件及文件系统 6.5 目录管理

• 文件目录由文件说明索引组成的，用于文件检索的特殊文件。
• 文件目录也是一种数据结构，用于标识系统中的文件及其物理地址，供检索时使用
• 对目录管理的要求如下： (1) 实现“按名存取” (2) 提高对目录的检索速度  (3) 文件共享 (4) 允许文件重名 
• 文件目录的内容主要是文件访问的控制信息

一、 文件控制块和索引结点 

  1.文件控制块（FCB）：文件控制块是操作系统为管理文件而设置的数据结构，存放了管理文件所需的所有信息。文件控制块是文件存在的标志,与文件一一对应。

• 文件目录：文件控制块的有序集合。
• 目录项：构成文件目录的项目（目录项就是FCB）
• 目录文件：为了实现对文件目录的管理，通常将文件目录以文件的形式保存在外存，这个文件就叫目录文件。 

• 基本信息类：
  • 文件名：文件标识符；
  • 物理位置：存放文件的设备名，起始盘块号，文件长度（盘块数或字节数）
  • 逻辑结构：有结构文件，无结构文件
  • 物理结构：顺序文件，链式文件，索引文件 
• 存取控制信息类 ：
  • 文件主的存取权限
  • 核准用户的存取权限
  • 一般用户的存取权限
• 使用信息类：
  • 文件的建立日期和时间
  • 文件上一次修改的日期和时间
  • 当前使用信息（进程数、是否修改等） 

  2.索引节点

• 为什么引入索引节点
  • 减少检索文件时启动磁盘的次数，应缩小文件目录的大小  
  •  检索文件过程中只用到了文件名
  • 将文件名和文件的描述信息分开
    • 将文件的描述信息单独形成称为索引结点的数据结构，即 i 结点
    • 文件目录的每个目录项中，仅包含文件名和指向该文件的i结点的指针 
• 磁盘索引节点：指存放在磁盘上的索引结点，主要内容包括：
  • 文件主标识符
  • 文件类型：正规文件、目录文件、特殊文件
  • 文件存取权限
  • 文件物理地址：以iaddr(0)~ iaddr(12)给出文件所在的盘块号
  • 文件长度：以字节数计算
  • 文件链接计数：共享该文件的用户数
  • 文件存取时间：最近被访问或修改的时间 
• 内存索引节点：指存放在内存的索引结点
  • 文件被打开时，将磁盘索引结点拷贝到内存索引结点中以备将来使用
  •  增加的主要内容 ：索引结点编号，状态，访问计数，文件所属文件系统的逻辑设备号，链接指针

二、简单文件目录：单级，双级，层次级

  1.单级目录结构

• 整个系统中只建立一张目录表，为每个文件分配一个目录项 

• 实现了按名存取；查找速度慢，不允许重名，不便于实现共享 

  2.二级目录结构

• 将目录分为两级：主文件目录（MFD）， 用户文件目录（UFD）
• 系统 MFD 中，每个用户文件目录占用一个目录项，目录项中包括用户名和指向该用户目录文件的指针
• 为每个用户建立一个单独的用户文件目录UFD，由用户所有文件的 FCB 组成 

• 提高了检索目录的速度；在不同的 UFD 中，可以使用相同的文件名；不同用户可以使用不同的文件名访问系统中的同一个共享文件；用户间的隔离使文件共享不方便 

  3.树形目录结构

• 路径名：在树形目录结构中，从根目录到任何数据文件，都只有一条唯一的通路 

*A/B/C表示用户

• 层次结构清晰，有利于文件分类；解决重名问题；提高文件检索速度；能进行存取权限的控制；查找一个文件按路径名逐层检查，每个文件都放在外存，多次访盘影响速度 

三、目录查询技术

  1.按名存取的步骤

• 根据文件名查询文件目录，找到该文件的FCB或 i 结点
• 根据 FCB或 i 结点中的起始盘块号，计算文件在磁盘上的物理位置
• 启动磁盘驱动程序，将需要的文件读入内存 

  2. 查询目录方法：线性检索法，Hash 方法  

• 线性检索法

• Hash方法：建立一张Hash索引文件目录，利用一个 Hash函数，把用户提供的文件名唯一地转换为文件目录的索引值，再利用该索引值到Hash索引文件目录中进行查找。