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1、操作系统原理教程第七章文件系统本章教学内容o7.1文件系统的概念o7.2文件的逻辑结构与存取方法o7.3文件的物理结构与存储设备o7.4文件存储空间管理o7.5文件目录管理o7.6文件存取控制o7.7文件的使用o7.8文件系统的层次模型本章教学目标o熟悉文件的概念、分类、文件的组织o掌握磁盘的调度算法o熟悉文件目录的管理、文件的保密与保护方法o熟悉文件的使用文件管理的主要任务o文件管理，即构成一个文件系统，负责管理在外存上存放的文件，并把对文件的存取、共享和保护等手段提供给操作系统和用户。o文件管理的主要目标是提高外存储空间的利用率。o它的主要任务是对用户文件和系统文件进行管理，方便用户使用，
2、并保证文件的安全性。7.1文件系统的概念o文件系统的引入o文件与文件系统的概念o文件的分类文件系统的引入o透明存取是指不必了解文件存放的物理结构和查找方法等与存取介质有关的部分，只需给定一个代表某段程序或数据的文件名，文件系统就会自动地完成对与给定文件名相对应文件的有关操作。o文件系统把相应的程序和数据看作文件，并把它们存放在磁盘或磁带等大容量存储介质上，从而做到对程序和数据的透明存取。文件系统的主要工作o(1)文件存储空间管理o(2)文件目录管理o(3)逻辑文件与物理文件的转换o(4)文件读写管理o(5)文件共享和安全的管理(1)文件存储空间管理o存储管理的任务是为每个文件分配必要的外存空间
3、，提高外存的利用率，并能有助于提高文件系统的工作速度。o由于文件存储设备是以块为单位进行管理的，因此，文件存储空间的管理实质上是一个空闲块的组织和管理问题，它包括空闲块的组织，空闲块的分配与空闲块的回收。(2)文件目录管理o为实现文件的按名存取，每个文件首先应该具有一个文件名与之对应。o目录管理的任务是为每个文件建立目录项，并对众多的目录项加以组织，以实现方便的按名存取，实现文件的共享，提供快速的目录查询手段，提高文件的检索速度。(3)逻辑文件与物理文件的转换o逻辑文件：规定用户直接使用的文件。o物理文件：存储介质上的文件。o用户使用文件时只要给出文件的名字和一些适当的说明信息，文件系统就能按
4、照用户的要求把逻辑文件组织成物理文件存放到存储介质上，或者把存储介质上的物理文件转换成逻辑文件供用户使用。o文件系统还可根据需要更换文件存放的位置而对用户没有任何影响。(4)文件读写管理o文件系统读写控制的主要任务：n一是，对于拥有读写和执行权限的用户，允许其对文件进行相应的操作。n二是，对于没有相应权限的用户，禁止他们对文件进行相应的操作。n三是，防止一个用户冒充其他用户对文件进行读写操作。n四是，防止拥有存取权限的用户误用文件。(5)文件共享和安全的管理o文件共享是指不同的用户共同使用同一个文件。o文件的安全管理即文件的保护，是解决文件的非法操作的关键。文件与文件系统的概念(1)文件o文件
5、是具有标识符（文件名）的一组相关信息的集合。标识符是用来标识文件的。不同的系统对标识符的规定有所不同。文件的确切定义有两种说法：文件是具有标识符的相关字符流的集合。文件是具有标识符的相关记录的集合。文件与文件系统的概念无结构文件：又称为字符流式文件，是由字符序列组成的文件，其文件内部不再划分记录，文件长度直接按字节来计算。如大量的源程序、可执行文件、库函数等都是无结构文件形式。有结构文件：又称为记录式文件，它把文件内的信息划分为多个记录，用户以记录为单位来组织信息，即在逻辑上可被看成是一组连续顺序的记录的集合。文件与文件系统的概念(2)文件系统：是操作系统中负责存取和管理文件有关的软件和数据。
6、它负责为用户建立文件，撤消、读写、修改和复制文件，还负责完成对文件的按名存取和进行存取控制。特点：n友好的用户接口，用户只对文件进行操作，而不管文件结构和存放的物理位置。n对文件按名存取，对用户透明。n某些文件可以被多个用户或进程所共享。n文件系统大都使用磁盘、磁带和光盘等大容量存储器作为存储介质，因此，可存储大量信息。4文件类型（1）按性质和用途分类系统文件、用户文件、库文件（2）按照文件的组织形式分类普通文件、目录文件、特殊文件（3）按文件的保护级别分类可执行文件、只读文件、读写文件和不保护文件（4）按文件的逻辑结构分类有结构文件、无结构文件（5）按文件的信息流向分类输入文件、输出文件、输
7、入/输出文件7.2文件的逻辑结构与存取方法o7.2.1逻辑结构o7.2.2存取方法文件逻辑结构的概念o文件的逻辑结构（FileLogicalStructure）是用户组织文件时可见的结构，即用户所观察到的文件组织形式。o文件的逻辑结构是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于物理特性，又称为文件组织。o选择文件的逻辑结构主要有以下原则：n（1）提高检索效率n（2）便于修改n（3）降低文件存储费用n（4）便于用户操作文件逻辑结构的形式o文件的逻辑结构从形式上分为两类：n无结构的流式文件：是指由字符流构成的文件。流式文件内的数据只是一串字节。对流式文件的存取需要指定起始字节和字节数。一般那些对基本
8、信息单位操作不多的文件较适用于采用字符流的无结构方式。文件逻辑结构的形式n有结构的记录式文件：o记录是一组相关数据项的集合，用于描述数据对象某方面的属性。o它是文件中数据处理的基本单位，是组成文件的基本元素。o在记录式文件中，所有的记录通常都是属于一个实体集的，有着相同或不同数目的数据项。记录的长度可分为定长和不定长两类。o常用的记录式结构文件有以下几种：连续结构多重结构转置结构顺序结构文件逻辑结构的形式连续结构：是一种把记录按生成的先后顺序连续排列的逻辑结构。特点：n适用性强，可用于所有文件。n记录的排列顺序与记录的内容无关，有利于记录的追加与变更。n搜索性能较差。文件逻辑结构的形式顺序结构
9、：是一种把文件中的键按规定的某种优先顺序来排列的逻辑结构。特点：n有利于记录的按键搜索。文件逻辑结构的形式多重结构：可以用记录的键和记录名组成行列式的形式表示。对于由n个记录（每个记录含有m个键的文件）组成的一个mn阶行列式，若第j个记录Rj，含有第i个键Ki，则第i行第j列的值为1，否则，其值为0（Ki可属于不同的记录R）。然后，将行列式中为0的项去掉，并以ki为队首，以包含键ki的记录为队列元素来构成一个记录队列，m个键会构成m个队列，此队列组成了n个记录文件的多重结构。文件逻辑结构的形式转置结构：是一种把所有与同一键对应的记录的指针连续地置于目录中该键的位置下。转置结构最适合于给定键后的
10、记录搜索。7.2.2存取方法o（1）顺序存取法n是指用户按照文件的逻辑地址顺序存取。对记录式文件意味着按记录的编号从小到大进行存取，对流式文件则意味着对文件从头至尾进行存取。顺序访问的特点是访问速度快，不需要计算访问信息的位置，适合于数据的统计和汇总等。7.2.2存取方法o（2）随机存取法n随机存取法是指用户随机地访问文件中的某段信息。要支持用户以随机访问方式访问文件，文件必须存放在可以支持快速定位的随机存储设备中。7.2.2存取方法o（3）按键存取法n按键存取是一种用在复杂文件系统，特别是数据库管理系统中的存取方法。文件的存取是根据给定的键或记录名进行的。按键存取法首先搜索到要进行存取的记录
11、的逻辑位置，再将其转换到相应的物理地址后进行存取。n对文件的搜索包括两步：（P184图）o键的搜索：确定键名在文件中的位置；o记录的搜索：在含有该键的所有记录中查找出所需要的记录。7.2.2存取方法n搜索算法：线性搜索法：它从第一个键或记录开始，依次和所要搜索的键或记录相比较，直到找到所需要的记录为止。其效率较低。散列法：定义一个散列函数h(k)，使得对于给定的键k，散列函数h(k)将其变换为k所对应的逻辑地址。二分搜索法：7.3文件的物理结构与存储设备o7.3.1文件的物理结构o7.3.2文件存储设备磁盘，磁带，光盘1.物理块(块)在文件系统中，文件的存储设备常常划分为若干大小相等的物理块。
12、同时也将文件信息划分成相同大小的逻辑块（块），所有块统一编号。以块为单位进行信息的存储、传输，分配存储介质o永久保存大容量数据o顺序存取设备o前面的物理块被存取访问之后，才能存取后续的物理块的内容o存取速度较慢，主要用于后备存储，或存储不经常用的信息，或用于传递数据的介质2.磁带第第i块块 间隙间隙 第第i+1块块o直接（随机）存取设备：存取磁盘上任一物理块的时间不依赖于该物理块所处的位置3.磁盘磁道磁道扇区扇区o信息记录在磁道上，多个盘片，正反两面都用来记录信息，每面一个磁头o所有盘面中处于同一磁道号上的所有磁道组成一个柱面o物理地址形式：磁头号（盘面号）磁道号（柱面号）扇区号3.磁盘柱面柱
13、面扇区扇区磁臂磁臂磁头磁头o磁盘系统由磁盘本身和驱动控制设备组成，实际存取读写的动作过程是由磁盘驱动控制设备按照主机要求完成的o一次访盘请求：读/写，磁盘地址（设备号，柱面号，磁头号，扇区号），内存地址（源/目）3.磁盘完成过程由三个动作组成：寻道（时间）：磁头移动定位到寻道（时间）：磁头移动定位到指定磁道指定磁道旋转延迟（时间）：等待指定扇旋转延迟（时间）：等待指定扇区从磁头下旋转经过区从磁头下旋转经过数据传输（时间）：数据在磁盘数据传输（时间）：数据在磁盘与内存之间的实际传输与内存之间的实际传输3.磁盘硬盘又分为两种：o固定头磁盘：每条磁道设置一个磁头，变换磁道时不需要磁头的机械移动，速度
14、快但成本高o移动头磁盘：一个盘面只有一个磁头，变换磁道时需要移动磁头，速度慢但成本低3.磁盘o光盘容量大，速度快，价格便宜，但一般不可写o可读写光盘驱动器价格贵，写过程很麻烦o光盘的空间结构与磁盘类似4.光盘o容量大，断电后仍可保存信息，速度较慢，成本较低o由两部分组成：驱动部分+存储介质o种类很多o外存空间组织与地址与存取方式非常复杂oI/O过程方式非常复杂5.外存的特点7.3.1文件的物理结构1文件物理结构的概念o文件的物理结构，又称为文件的存储结构，它是指文件在外存上存储时的组织结构。o文件的物理结构与存储介质的物理特性及用户对文件的访问方式有关。o在文件系统中，文件的存储设备通常划分为
15、大小相等的物理块，也称为物理记录。与此相对应，为了有效地利用存储设备和便于系统管理，一般把文件信息也划分为与物理存储设备的物理块大小相等的逻辑块。从而，以块作为文件分配及传输信息的基本单位。物理记录的大小与物理设备有关，与逻辑记录的大小无关。2文件物理结构的形式o三种文件物理结构组织形式：n连续结构：连续结构将一个在逻辑上连续的文件信息依次存放在外存连续的物理块中。起始物理块(36)物理块数(4)物理块号逻辑块号36 37 38390123012345678910111213141516171819202122232425262728293031文件名文件名 始址始址 块数块数count 0
16、2tr 14 3mail 19 6list 28 4f 6 2 文件目录文件目录countftrmaillist2文件物理结构的形式o优点:n简单 n支持顺序存取和随机存取n顺序存取速度快n所需的磁盘寻道次数和寻道时间最少2文件物理结构的形式o连续文件也存在以下缺点：n文件不能动态增长n预留空间:浪费n重新分配和移动n不利于文件插入和删除n外部碎片问题2文件物理结构的形式n串联结构：串联结构将文件存放在外存的若干个物理块中，这些物理块不必连续，并且在每一个物理块中设一个指针，指向下一个物理块的位置，从而使得存放同一个文件的物理块链接起来。起始物理块号(30)物理块号逻辑块号0213011621
17、229163NULL29文件说明信息2文件物理结构的形式n优点：（1）支持离散分配，因而消除了碎片，存储空间的利用率提高了；（2）能实现按需分配且无需事先知道文件长度，支持文件的动态增长，并方便了文件增、删、改。文件名文件名 始址始址 末址末址jeep 9 25文件目录文件目录01234567891011121314151617181920212223242526272829303111016-125缺点：o存取速度慢，不适于随机存取o可靠性问题，如指针出错o更多的寻道次数和寻道时间o链接指针占用一定的空间链接结构的一个变形:文件分配表FAT2文件物理结构的形式2文件物理结构的形式n索引结构：
18、一个文件的信息存放在若干不连续物理块中，系统为每个文件建立一个专用数据结构-索引表，索引表中的每个表目存放文件信息的逻辑块号和与之对应的物理块号。一个索引表就是磁盘块地址数组,其中第i个条目指向文件的第i块2文件物理结构的形式索引文件示意图012345678910111213141516171819202122232425262728293031文件名文件名 索引表地址索引表地址文件目录文件目录Jeep 19 917 11025-1192文件物理结构的形式起始物理块号(30)物理块号逻辑块号0213011621229163NULL29文件说明信息多重索引结构o优点：n保持了链接结构的优点,又解
19、决了其缺点，即能顺序存取,又能随机存取n满足了文件动态增长、插入删除的要求n能充分利用外存空间2文件物理结构的形式缺点：o较多的寻道次数和寻道时间o索引表本身带来了系统开销 如：内外存空间，存取时间2文件物理结构的形式7.3.2文件存储设备o1顺序存储设备n顺序存储设备是按信息的物理位置进行定位和读/写操作的存储设备。在顺序存储设备中，只有前面的物理块被存取之后，才能存取其后的物理块。n为了在存取一个物理块时让磁带机提前加速和不停止在下一个物理块的位置上，磁带的两相邻的物理块之间设计有一个间隙将它们隔开。n磁带是一种典型的顺序存取设备。用它存储文件应采用顺序结构存放，顺序存取时效率较高。第第i
20、块块 间隙间隙 第第i+1块块1顺序存储设备【例】假定磁带记录密度为每英寸800字符，每一逻辑记录为160字符，块间隙为0.6英寸。若每块存储1个逻辑记录，试计算磁带的利用率？若要使磁带空间利用率不少于50%，至少应以多少个逻辑记录为一组？2直接存取设备o是允许文件系统直接存取对应存储介质上的任意物理块的存储设备。o磁盘就是典型的直接存储设备，三种文件物理结构都可采用，实际存储时可根据文件的使用情况来确定。如果文件是顺序存取的，采用对应连续结构和串联结构都可以；若采用直接存取方式且文件大小不固定，应采用索引方式，若文件大小固定，也可以采用连续结构。2直接存储设备o【例】某软盘有40个磁道，磁头
21、从一个磁道移到另一个磁道需要6ms。文件在磁盘上非连续存放，逻辑上相邻数据块的平均距离为13磁道，每块的旋转延迟时间及传输时间分别为100ms、25ms，问读取一个100块的文件需要多少时间？如果系统对磁盘进行了整理，让同一个磁盘块尽可能靠拢，从而使逻辑上相邻的数据块的平均距离降为2磁道，这时读取一个100块的文件需要多少时间？完成过程由三个动作组成：寻道（时间）：磁头移动定位到寻道（时间）：磁头移动定位到指定磁道指定磁道旋转延迟（时间）：等待指定扇旋转延迟（时间）：等待指定扇区从磁头下旋转经过区从磁头下旋转经过数据传输（时间）：数据在磁盘数据传输（时间）：数据在磁盘与内存之间的实际传输与内存
22、之间的实际传输3.磁盘存储介质存储介质物理结构物理结构存取方式存取方式磁带磁带连续结构连续结构顺序存取顺序存取磁盘磁盘连续连续链接链接索引索引顺序顺序顺序顺序顺序顺序随机随机 随机随机7.3.2文件存储设备7.4文件存储空间管理o存储空间管理是文件系统的重要任务之一。只有有效地进行存储空间管理，才能保证多个用户共享文件存储设备和得以实现文件的按名存取。由于文件存储设备是分成若干个大小相等的物理块，并以块为单位来交换信息的，因此，文件存储空间的管理实质上是一个空闲块的组织和管理问题。有下述3种空闲块管理方法：n1空闲文件目录n2空闲块链n3位示图1空闲文件目录o是把文件存储设备中的空闲块的块号统
23、一放在一个称为空闲文件目录的物理块中。其中空闲文件目录的每个表项对应一个由多个空闲块构成的空闲区。序号12345第一个空闲块号382031-空闲块个数2435-空闲块号348910112021223132333435-2空闲块链o空闲块链把文件存储设备上的所有空闲块链接在一起，当请求分配空闲块时，系统依次从链头开始取下所需的空闲块，并调整空闲块链的头指针。反之，当收回空闲块时，将收回的空闲块依次链入空闲块链尾上。NULLHead空闲块链64305816空闲块数48684558空闲块数1000245237118空闲块数10015014617998空闲块数100266218163156681502
24、665814645空闲块索引表2空闲块链3位示图o采用位示图的具体做法是：为所要管理的磁盘设置一张位示图。位示图的大小有磁盘的总块数决定，每一个盘块与位示图的一个二进制位对应。如果盘块是空闲的，对应位为“0”；如果盘块已分配出去，对应位为“1”。1 1110110000100011 111011000010001000100001111111110011010101100001 1110110000100011 1110110000100010001000011111111100110101011000000010000111111117.5文件目录管理o7.5.1文件的组成o7.5.2文件目
25、录o7.5.3便于共享的文件目录o7.5.4目录管理7.5.1文件的组成o文件体：即文件本身，比如前面介绍过的记录式文件或字符流式文件。o文件说明：也叫文件控制块，它是为文件设置的用于描述和控制文件的数据结构，其中包括文件名、文件类型、文件结构、文件的存储位置、文件长度、文件的访问权限、文件的建立日期和时间等各种属性。o文件目录：是指存放文件有关信息的一种数据结构。它包含多条记录，每条记录为一个文件的文件控制块（FCB）的有关信息。7.5.2文件目录o单级目录结构o二级目录结构o多级目录结构一级目录o1.基本原理它采用的方法是为外存的全部文件设立一张如图所示的目录表。表中包括全部文件的文件名、
26、存储文件的物理地址，以及文件的其他属性，如文件长度、文件类型等等。每个文件占据表中的一条记录。该目录表存放在外存的某个固定区域，需要时系统将其全部或部分调入主存。文件名文件的物理位置日期时间其他信息CbscWps一级目录o2.特点n（1）目录结构易于实现，管理简单n（2）易发生重名问题n（3）当文件较多时，查找时间较长n（4）不便于实现文件共享二级目录o1基本原理n目录分为两级：一级称为主文件目录，给出用户名，用户子目录所在的物理位置；二级称为用户文件目录（又称用户子目录），给出该用户所有文件的FCBn在二级目录中，各个文件的说明信息被组织成目录文件，然后以用户为单位把各自的文件说明划分成组。
27、二级目录二级目录结构bozh主目录MFDzh的文件目录zzggliggzzli文件bo的文件目录UFDwangzzzhangzhangzzwang二级目录o2特点n（1）提高了检索目录的速度。n（2）可以解决用户文件重名问题。n（3）可以使不同用户共享同一个文件。n（4）可实现对文件的保护和保密作用。n（5）二级文件目录虽然解决了不同用户之间文件同名的问题，但同一用户的文件不能同名。多级目录o1基本原理n把二级目录的层次关系加以推广，就形成了多级目录。最高层为根目录，最低层为文件。n当要访问某个文件时，往往使用该文件的路径名来标识文件。文件的路径名是从根目录出发，直到所要找到的文件。12346
28、57891011131212多级目录o2特点n（1）层次清楚n（2）解决了用户文件重名问题n（3）搜索速度快7.5.3便于共享的文件目录o1基本概念n文件共享是指一个文件可以被多个授权的用户共同使用。o2实现文件共享的方法n（1）绕道法n（2）链接法n（3）基本文件目录表(1)绕道法o在该方法中，要求每个用户处在当前目录下工作，用户对所有文件的访问都是相对于当前目录进行的，当所访问的文件不在当前目录时，用户从当前目录出发向上返回到与共享文件所在路径的交叉点，再顺序下访到共享文件。(2)链接法o在链接法中，在相应目录表之间进行链接。即将一个目录中的链指针直接指向被共享文件所在目录。(3)基本文件
29、目录表BFDo为了有效实现系统文件的共享，文件系统需建立一个基本文件目录表(BFD)，包括文件的结构信息、物理块号、存取控制和管理信息等，并由系统赋予唯一的内部标识符来标识；另一部分是符号文件目录(SFD)，包括由用户给出的符号名和系统赋给文件说明信息的内部标识符组成。7.5.4目录管理o在存取一个文件时，必须访问多级目录。如果访问每级目录时都必须到文件存储设备上去搜索的话，这不仅大大浪费CPU处理时间、降低了处理速度，而且还给输入输出设备增加了不应有的负担。解决方法有：n在系统初启时，把所有的目录文件读入内存，由文件系统在内存完成对各级目录的搜索。n把当前正在使用的那些文件的目录表复制到内存
30、中，这样，既不占太多的内存容量，又可显著减少搜索目录的时间和输入输出设备压力。7.6文件存取控制o文件的存取控制是和文件的共享、保护和保密三个不同而又相互联系的问题紧密相关的。o文件的共享：是指不同的用户共同使用一个文件。o文件保护：是指避免文件因有意或无意的错误操作使文件受到破坏。o文件保密：是指文件本身不得被未授权的用户访问，即防止他人窃取文件。7.6文件存取控制o文件系统的存取控制部分应做到：对于拥有读、写或执行权限的用户，应让其对文件进行相应的操作。对于没有读、写或执行权限的用户，应禁止其对文件进行相应的操作。应防止一个用户冒充其他用户对文件进行存取。应防止拥有存取权限的用户误用文件。
31、7.6文件存取控制o这些功能是由一组称为存取控制验证模块的程序提供的。它们分三步验证用户的存取操作：审定用户的存取权限。比较用户权限与本次存取要求是否一致。将存取要求和被访问文件的保密性比较，看是否有冲突。7.6文件存取控制o下述4种方式来验证用户的存取操作：1.存取控制矩阵2.存取控制表3.口令4.密码7.6文件存取控制o存取控制矩阵：以一个二维矩阵来进行存取控制。一维是所有的用户，另一维是所有的文件。对应的矩阵元素则是用户对文件的存取控制权，包括读R，写W，和执行E。文件用户a.cb.cc.cd.cwangRWEREWRWRliERRWEWRzhangRRERWE7.6文件存取控制o存取控
32、制表：以文件为单位，把用户按某种关系画分为若干组，同时规定每组的存取权限。文件名用户WW文件RWEB组RB组WC组E其他NONE7.6文件存取控制o口令方式：n当用户进入系统，为建立终端进程时获得系统使用权的口令。n用户在文件创建的时候，可以为每一个文件设置口令，并被记录在文件说明信息中。文件系统在用户试图访问该文件的时候，首先要求用户提供口令并与文件说明信息中记录的口令进行比较，若匹配用户才能够存取该文件。n口令验证的过程比较简单，占用空间少；保密性能相对比较差，易被窃取。7.6文件存取控制o密码方式：n密码在文件创建的时候，文件主在文件写入存储设备之前，通过特定的算法和加密密钥对文件内容进
33、行编码加密，而在读取文件的时候，必须提供相应的解密密钥进行译码解密。只有确切知道解密密钥的用户才能够读出被加密的文件。n密码方式保密性强，节省存储空间；但是加密和解密要花费很多时间，增加系统开销。7.7文件的使用o文件系统以系统调用方式或命令方式为用户提供下列服务：n关于设置和修改用户对文件的存取权限的服务；n关于建立、改变和删除目录的服务；n关于文件共享、设置访问路径的服务；n创建、打开、读写、关闭，以及撤消文件的服务。7.8文件系统的层次模型o层次结构法的优点是：可以按照系统所提出的功能来画分为各种不同的层次，下层为上层提供服务，上层使用下层的功能。这样，上下层之间彼此无需了解对方的内部结
34、构和实现方法，而只关心二者的接口。o1968年Madnick把文件系统划分为8层，如图7.23(P201)所示。本章小结o本章首先介绍了文件与文件系统的概念。文件是计算机存储信息的基本单位，是一组相关记录的集合。文件系统是操作系统中负责存取和管理文件信息的机构，是用户接触、使用操作系统过程中面对的部分，它负责管理静态的文件。o文件的结构分为逻辑结构和物理结构两种。文件的逻辑结构分为有结构的记录式文件和无结构的字符流式文件。本章小结o文件的物理结构是文件在外存上的存储组织形式，主要涉及文件的信息如何存放在磁盘上。文件的物理组织形式有：连续文件结构，串联文件结构，索引结构。连续文件结构是把逻辑文件
35、中的记录顺序地存储到连续的物理盘块中，优点是管理简单，顺序存取速度快，但是存取时必须事先知道文件的长度，文件在存储时必须占用连续的存储空间，从而产生很多外零头。串联文件是把逻辑文件存储到外存时，不要求占用连续的空间，而是存放在离散的多个盘块中，然后通过连接指针将这些离散的盘块连接成一个链。本章小结o这种组织形式解决了连续文件中产生外零头的问题，同时增、删、改文件也方便。索引文件结构是另一种非连续分配的文件存储结构，通过索引表实现逻辑地址与物理地址的映射关系。但当文件太长时，索引表会很长，既占用大量存储空间，又影响检索速度。多重索引结构可以缩短索引表的长度，但会增加访问磁盘的次数。o文件目录是用
36、来组织文件和检索文件的关键数据结构。文件目录有单级、二级及树形目录三种形式。单级目录最简单，但存在文件重名问题。二级目录为各个用户单独建立一个目录，每个用户的文件都存储在他自己的目录下。对二级目录进行扩展，成为树形文件目录结构，在树形目录下允许用户创建自己的子目录，方便用户更合理的组织文件。本章小结o当创建文件或扩充文件时，需要申请磁盘空间；删除文件时需要回收磁盘空间，因此对文件存储空间的管理也是一个重要问题，主要管理方式有：空闲文件目录法，空闲块链，位示图，空闲块成组连接法。o文件的共享和安全性是文件系统的一个重要问题。实现共享常用的方法有绕弯路法和连接法。对文件存取控制是和文件共享、保护紧密相连的。存取控制可采用口令、密码、存取控制矩阵、存取控制表等方法来限制用户对文件的权限，达到保护文件的目的。