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:
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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)
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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。
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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)
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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。
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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)
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打开文件表:包含所有的打开信息。
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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》