第9章 文件管理

文件系统基础

文件是具有文件名的一组相关元素的集合。文件在外部存储器上的存储方式称为文件的物理结构。

文件的物理结构

• 连续结构：
  • 文件在磁盘上连续存放
  • 优点：读写速度快，支持随机访问
  • 缺点：会产生外部碎片，空间利用率低
• 链接结构：
  • 隐式链接：目录项只记录起始地址，每块末尾存下一块地址
  • 显式链接：将所有磁盘块的链接指针统一存放在文件分配表(FAT)中
• 索引结构：
  • 为每个文件建立索引表，记录所有磁盘块地址
  • 支持随机访问，查找效率高
  • 适用于大文件

文件的逻辑结构

• 无结构文件（流式文件）：字符流，如文本文件、二进制文件
• 记录式文件：由记录组成，如数据库文件
• 索引文件：建立索引表，支持快速查找

目录管理

• 单级目录：所有文件在一个目录下，简单但不支持重名
• 二级目录：分为主目录和用户目录，解决重名问题
• 树形目录：支持多级目录，便于层次管理
• 无环图目录：支持文件共享，但需要引用计数和垃圾回收
• 通用图目录：允许环路存在，查找需要特殊处理

文件存储空间管理

• 空闲表法：记录所有空闲块号，适用于连续分配
• 空闲链表法：将空闲块链接成链表，插入删除方便
• 位示图法：用二进制位表示空闲块状态，空间利用率高
• 成组链接法：将空闲块分组，适合大文件管理

文件保护与安全

• 访问类型：读、写、执行、删除等
• 访问控制：
  • 访问控制列表（ACL）：为每个文件记录各用户的访问权限
  • 能力表：为每个用户记录可访问的文件
• 文件保护机制：
  • 用户身份验证
  • 权限检查
  • 审计日志

文件操作

• 基本操作：创建、删除、打开、关闭、读写
• 目录操作：创建、删除、移动、遍历
• 文件属性操作：获取、设置文件属性
• 文件系统操作：格式化、挂载、卸载