OS:文件系统

Posted by Sutdown on December 2, 2023

考纲(参考王道2021):

1.文件系统基础

  • 文件概念;文件逻辑结构;顺序文件;索引文件;索引顺序文件;
  • 目录结构:文件控制块和索引节点,单级目录结构和两级目录结构,树形目录结构,图形目录结构
  • 文件共享;文件保护;访问类型;访问控制;

2.文件系统实现

  • 文件系统层次结构;目录实现;文件实现;

3.磁盘组织和管理

  • 磁盘的结构;磁盘调度算法;磁盘管理;

基础知识点:

  • 文件系统服务器管理两个部分:

    在应用层上:安全保护;文件访问控制;文件结构定义(针对数据文件)

    在物理层上:磁盘设备防护,磁盘数据存取,磁盘空间分配(针对磁盘空间)

  • 文件系统的逻辑结构:有结构文件(纪录式文件)和无结构文件(流式文件)。

    字符流式的无结构文件实质上是记录长度为1个字符的连续结构文件

    记录式文件则是将文件中的记录按照不同方式排列,构成不同的逻辑结构。

    对于优缺点的讨论一般从词或块的查找文件管理适用范围三方面讨论。

  • 文件的定义:文件是以计算机硬盘为载体的存储在计算机上的信息集合。

    文件 = 文件体(文件的信息,逻辑结构) + 文件说明(文件控制块FCB,目录结构)

  • 文件目录文件控制块的有序集合,用于文件描述和文件控制,实现按名存取和文件信息共享保护。

    目录文件:为了实现对文件目录的管理,通常文件目录以文件的形式保存在外存,这个文件叫做目录文件。

  • 文件基本操作:

    create:找到空间,创建条目

    write:系统调用查找文件位置,再使用写指针指向;read:系统调用查找位置,再使用读指针指向。

    由于文件通常只能读或者写,因此公用同一指针。

    reposition within file,delete,truncate,open,close(其余具体见王道考研)(该文章后面会具体讲解)

  • 打开文件表:包含所有的打开信息。

  • 文件打开计数器:记录多少进程打开了文件。

文件系统的层次结构

(对于本节知识点的一个串联,具体细节见后)

从内存向外存

用户接口:文件系统需要向上层的用户提供一些简单易用的功能接口。这层用于处理一些简单易用的功能接口。(创建,删除,读,写,重定义,截断,打开,关闭)。

文件目录系统:用户通过文件路径访问文件,因此需要根据用户给出的路径找到相应的FCB或者索引结点。所有和目录,目录项相关的管理工作在本层完成,如管理活跃的文件目录表,管理打开文件表等。

存取控制模块:为了保证文件数据的安全,还需要验证用户是否有访问权限。这一层主要完成了文件保护相关功能。

逻辑文件系统和文件信息缓冲区:用户指明想要访问文件记录号,这一层需要将记录好转译为对应的逻辑地址。

物理文件系统:这一层将上一层提供的逻辑地址转化为实际的物理地址。

辅助分配模块:负责文件存储空间的管理,即负责分配和回收存储空间。

设备管理模块:直接与硬件交互,负责和硬件直接相关的一些管理工作。如:分配设备,分配设备缓冲区,磁盘调度,启动设备,释放设备等。

附:参考资料:

1.2021王道考研操作系统

2.TJU OS邱铁老师课堂PPT

3.《Operating Systems:Three Easy Pieces》