3.6 文件和文件系統

　　文件是信息的一種組織形式，是存儲在輔助存儲器上的具有標識名的一組信息集合，它可以是有格式的，也可以是無格式的。與文件相關的概念有：數據項、記錄、文件和數據庫。

　　操作系統的文件系統包括兩個方面：

　　◆ 負責管理文件的一組系統軟件;

　　◆ 管理的對象文件。

　　文件系統的主要目標是提高存儲器的利用率，接受用戶的委托實施對文件的操作。其主要問題是管理輔助存儲器，實現文件從名字空間到輔存地址空間的轉換，決定文件信息的存放位置、存放形式和存放權限，實現文件和目錄的操作，提供文件共享能力和安全設施，提供友好的用戶接口。

　　根據不同方面，可以對文件進行多種分類。

　　◆ 按文件的用途分：系統文件、庫文件和用戶文件等。

　　◆ 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、讀寫文件、可執行文件和不保護文件等。

　　文件的結構和組織

　　文件的結構是指文件的組織形式。文件的結構分為邏輯結構和物理結構。從用戶的觀點所看到的文件組織形式稱為文件的邏輯結構，從實現觀點考察文件在輔助存儲器上的存放方式稱為文件的物理結構。

　　文件的邏輯結構可以分為兩種：無結構的字符流文件和有結構的記錄文件(也稱為有格式文件)。其中，記錄文件由記錄組成，即文件內的信息劃分成多個記錄，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別。

　　◆堆文件：數據按先來后到的順序組織，是最簡單的記錄文件;

　　◆順序文件

　　順序文件的記錄定長，記錄中的數據項的類型長度與次序固定，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，而且維護鍵的索引和溢出區域。鍵的索引可以是多級索引。

　　◆索引文件

　　基于記錄的一個鍵-數據項關系對來組織，依據記錄鍵值可以找到記錄存放位置。

　　◆直接文件(又稱哈希文件)

　　記錄以它們在直接訪問存儲設備上的物理地址直接(隨機)訪問。對于一個給定的記錄可以直接得出其存儲位置。

　　文件的物理結構側重于提高存儲器的利用效率和降低存取時間。文件的存儲設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。文件的物理結構是指文件在存儲設備上的存儲方法，具有不同的文件分配策略，需要特別注意它們的特點和之間的差別。

　　◆順序分配(連續分配)

　　最簡單的分配方式。在文件建立預先分配一個連續的物理塊集，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)順序存儲到物理塊中。不適宜于需要經常修改的文件。

　　◆ 鏈接分配(串聯分配)

　　這是按單個物理塊逐個進行的。在建立鏈接文件時，不須指定文件的長度，在文件的說明信息中，只需指出該文件的第一個物理塊塊號，鏈接文件的文件長度可以動態的增長，只需調整物理塊間的指針就可以插入或刪除一個信息塊。一般只適用于順序訪問，不適用于隨機存取。

　　◆索引分配

　　另一種對文件存儲不連續分配的方法。系統為每個文件建立一張索引表，索引表中的每一表項指出文件信息所在的邏輯塊號和與之對應的物理塊號。既適用于順序存取，也適用于隨機存取。

　　文件控制塊：FCB，和進程相似，文件目錄有一級目錄、二級目錄和多級目錄結構;

　　一級目錄：只有一個目錄表，每個表項對應一個文件;

　　二級目錄：主目錄和用戶目錄;

　　多級目錄：也稱為樹型目錄結構，從根目錄出發的層次結構。

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