操作系统的文件管理

文件的逻辑结构

◆ 逻辑结构的文件类型

文件可以分为有结构文件和无结构文件

有结构文件：文本文件，文档，媒体文件。

无结构文件：二进制文件，链接库

有结构文件

1>内容由定长记录和可变长记录组成

2>定长记录存储文件格式，文件描述等结构化数据项。

3>可变长记录存储文件具体内容

无结构文件

1>也称为流式文件

2>文件内容长度以字节为单位，如exe，dll，so文件

◆ 顺序文件

顺序文件指的是按顺序存放在存储介质中的文件。

如磁带的特性使得磁带文件只能存储顺序文件。

顺序文件是所有逻辑文件当中存储效率最高的。

◆ 索引文件

可变长文件不适合使用顺序文件格式存储，索引文件是为了解决可变长文件存储而发明的一种文件格式。

索引文件需要配合索引表完成存储的操作。

索引表

 

 key-->value结构，value是实际存储的内容。

辅存的存储空间分配

◆ 辅存的分配方式

主要分三种分配方式：连续分配，链接分配，索引分配

链接分配又分为隐式和显式。

 

1>连续分配

 

 

 如图所示123456这些连续的扇区分配给文件去存储。

优势：顺序读取文件内容非常容易，速度很快

劣势：但是对存储的要求高，要求满足容量的连续存储空间

 

2>链接分配

 链接分配可以将文件存储在离散的盘块中，但是需要额外的存储空间存储文件的盘块链接顺序。

 

如果是隐式分配，那么当前盘块会单独存储指向下一个盘块的链接。

非常适合顺序访问，随机访问效率很低。同时可靠性很差，某一个链接出问题，影响整个文件存储。

如果是显式分配

会单独使用一个显式分配用到的表（file allocation table）即FAT，存储物理盘块和下一盘块。

 

不支持高效的随机存储（FAT记录项比较多）

检索时FAT表占用较大的存储空间（需要将整个FAT表加载到内存）

3>索引分配

把文件的所有盘块集中存储（索引）， 读取某个文件时，将文件索引读取进内存即可。

 

 如图所示，12是文件的索引，这里面存储了文件所使用到的盘块。

每个文件拥有一个索引块，记录所有盘块信息

索引分配方式支持直接访问盘块

文件较大时，索引分配方式具有明显优势

 

存储空间管理

空闲表，空闲链表，位示图

空闲表

 

（ 以空间大小作为标准）

◆ 空闲盘区的分配与内存分配类似

◆ 首次适应算法、循环适应算法等

◆ 回收过程也与内存回收类似

 

空闲链表

◆ 空闲链表法把所有空闲盘区组成一个空闲链表

◆ 每个链表节点存储空闲盘块和空闲的数目

 

位示图

 

 

◆ 位示图维护成本很低

◆ 位示图可以非常容易找到空闲盘块

◆ 位示图使用0/1比特位，占用空间很小

 

目录管理

目录通过目录树管理，使得任何文件或目录都只有唯一路径。