3.6 文件和文件系統(tǒng)

　　文件是信息的一種組織形式，是存儲(chǔ)在輔助存儲(chǔ)器上的具有標(biāo)識(shí)名的一組信息集合，它可以是有格式的，也可以是無(wú)格式的。與文件相關(guān)的概念有：數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)包括兩個(gè)方面：

　　◆ 負(fù)責(zé)管理文件的一組系統(tǒng)軟件;

　　◆ 管理的對(duì)象文件。

　　文件系統(tǒng)的主要目標(biāo)是提高存儲(chǔ)器的利用率，接受用戶的委托實(shí)施對(duì)文件的操作。其主要問(wèn)題是管理輔助存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)文件從名字空間到輔存地址空間的轉(zhuǎn)換，決定文件信息的存放位置、存放形式和存放權(quán)限，實(shí)現(xiàn)文件和目錄的操作，提供文件共享能力和安全設(shè)施，提供友好的用戶接口。

　　根據(jù)不同方面，可以對(duì)文件進(jìn)行多種分類。

　　◆ 按文件的用途分：系統(tǒng)文件、庫(kù)文件和用戶文件等。

　　◆ 按文件的信息流分：輸入文件、輸出文件和輸入輸出文件等。

　　◆ 按文件的組織形式分：普通文件、目錄文件和特殊文件等。

　　◆ 按文件的安全屬性分：只讀文件、讀寫(xiě)文件、可執(zhí)行文件和不保護(hù)文件等。

　　文件的結(jié)構(gòu)和組織

　　文件的結(jié)構(gòu)是指文件的組織形式。文件的結(jié)構(gòu)分為邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。從用戶的觀點(diǎn)所看到的文件組織形式稱為文件的邏輯結(jié)構(gòu)，從實(shí)現(xiàn)觀點(diǎn)考察文件在輔助存儲(chǔ)器上的存放方式稱為文件的物理結(jié)構(gòu)。

　　文件的邏輯結(jié)構(gòu)可以分為兩種：無(wú)結(jié)構(gòu)的字符流文件和有結(jié)構(gòu)的記錄文件(也稱為有格式文件)。其中，記錄文件由記錄組成，即文件內(nèi)的信息劃分成多個(gè)記錄，以記錄為單位組織和使用信息。其有幾種不同的類型，特別需要注意它們之間的區(qū)別。

　　◆堆文件：數(shù)據(jù)按先來(lái)后到的順序組織，是最簡(jiǎn)單的記錄文件;

　　◆順序文件

　　順序文件的記錄定長(zhǎng)，記錄中的數(shù)據(jù)項(xiàng)的類型長(zhǎng)度與次序固定，記錄按鍵值的約定次序組織。

　　◆索引順序文件

　　基于鍵的約定次序組織，而且維護(hù)鍵的索引和溢出區(qū)域。鍵的索引可以是多級(jí)索引。

　　◆索引文件

　　基于記錄的一個(gè)鍵-數(shù)據(jù)項(xiàng)關(guān)系對(duì)來(lái)組織，依據(jù)記錄鍵值可以找到記錄存放位置。

　　◆直接文件(又稱哈希文件)

　　記錄以它們?cè)谥苯釉L問(wèn)存儲(chǔ)設(shè)備上的物理地址直接(隨機(jī))訪問(wèn)。對(duì)于一個(gè)給定的記錄可以直接得出其存儲(chǔ)位置。

　　文件的物理結(jié)構(gòu)側(cè)重于提高存儲(chǔ)器的利用效率和降低存取時(shí)間。文件的存儲(chǔ)設(shè)備通常劃分為大小相同的物理塊，物理塊是分配和傳輸信息的基本單位。文件的物理結(jié)構(gòu)是指文件在存儲(chǔ)設(shè)備上的存儲(chǔ)方法，具有不同的文件分配策略，需要特別注意它們的特點(diǎn)和之間的差別。

　　◆順序分配(連續(xù)分配)

　　最簡(jiǎn)單的分配方式。在文件建立預(yù)先分配一個(gè)連續(xù)的物理塊集，然后，按照邏輯文件中的信息(或記錄)順序，依次把信息(或記錄)順序存儲(chǔ)到物理塊中。不適宜于需要經(jīng)常修改的文件。

　　◆ 鏈接分配(串聯(lián)分配)

　　這是按單個(gè)物理塊逐個(gè)進(jìn)行的。在建立鏈接文件時(shí)，不須指定文件的長(zhǎng)度，在文件的說(shuō)明信息中，只需指出該文件的第一個(gè)物理塊塊號(hào)，鏈接文件的文件長(zhǎng)度可以動(dòng)態(tài)的增長(zhǎng)，只需調(diào)整物理塊間的指針就可以插入或刪除一個(gè)信息塊。一般只適用于順序訪問(wèn)，不適用于隨機(jī)存取。

　　◆索引分配

　　另一種對(duì)文件存儲(chǔ)不連續(xù)分配的方法。系統(tǒng)為每個(gè)文件建立一張索引表，索引表中的每一表項(xiàng)指出文件信息所在的邏輯塊號(hào)和與之對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)。既適用于順序存取，也適用于隨機(jī)存取。

　　文件控制塊：FCB，和進(jìn)程相似，文件目錄有一級(jí)目錄、二級(jí)目錄和多級(jí)目錄結(jié)構(gòu);

　　一級(jí)目錄：只有一個(gè)目錄表，每個(gè)表項(xiàng)對(duì)應(yīng)一個(gè)文件;

　　二級(jí)目錄：主目錄和用戶目錄;

　　多級(jí)目錄：也稱為樹(shù)型目錄結(jié)構(gòu)，從根目錄出發(fā)的層次結(jié)構(gòu)。

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