一、文件的概念
文件是具有符号名的，在逻辑上具有完成意义的一组相关信息项的序列。
1.文件的命名：
{
文件命名一般包括文件名和扩展名：
前者用于识别文件，后者用于标识文件特性，两者之间用圆点隔开
}
2.文件的分类
{
按用途可分成：系统文件、库文件、用户文件
按保护级别可分成：只读文件、读写文件、不保护文件
按信息时限可分成：临时文件、永久文件、档案文件
按设备类型可分成：磁盘文件、磁带文件、光盘文件
还可以按文件的逻辑结构或物理结构分类
}
3. 引入文件的优点
{
1.用户使用方便
2.文件安全可靠
3.文件可备份
4.文件可共享
总之，把数据组织成文件形式加以管理和控制是计算计算机数据管理的重大进展
}
二、文件系统及其功能
1.文件系统的概念
文件系统是操作系统中负责存取和管理信息的模块，它用统一的方式管理用户和系统的信息的存储、检索、更新、共享和保护，并为用户提供了一整套方便有效的文件使用和操作方法
2.文件系统的功能
为了实现这些功能，OS必须考虑
{
文件目录的建立和维护
存储空间的分配和回收
数据的保密和保护
监督用户存取和修改文件的权限
实现在不同存储介质上信息的表达方式、编址方法、存储次序，以及信息检索等问题
}
3.文件系统的组成
三、文件的存储
1.卷和块
卷是存储介质的物理单位：如一块软盘、一个光盘片，一个硬盘分区
块是存储介质上连续信息所组成的一个区域，也叫做物理记录。在磁盘上称为一个扇区，光盘上是一个块。
块在主存储器和辅助存储器进行信息交换的物理单位，每次总是交换一块或整数块信息
块的大小取决于用户使用方式、数据传输效率和存储设备类型等多种因素
不同类型的存储介质，块的长短常常不相同；对同一类型的存储介质，块的大小一般相同，但是也可以不同 。
外围设备由于启停机械动作或者识别不同块的要求，两个相邻块之间必须留有间隙
间隙是块之间不记录用户代码信息的区域，是用来区别两个块的
2.顺序存取存储设备的信息安排
顺序存储设备是严格依赖信息的物理位置次序进行定位和读写的存储设备
磁带机是最常用的一种顺序存取存储设备，它具有存储容量大、稳定可靠、卷可装卸和 便于保存等优点，广泛用作存档
光盘也式一种顺序存取存储设备
3.直接存取存储设备的信息安排
磁盘是一种直接存取存储设备，又叫随机存取存储设备
移臂与旋转两维组织，存取速度高
它的每个物理记录有确定的位置和唯一的地址，存取任何一个物理块所需的时间几乎不依赖于此信息的位置
四、文件的逻辑结构
1.逻辑文件
{
逻辑文件，又称为文件的逻辑结构
是独立于物理环境的，用户概念中的抽象信息组成方式
也是用户能观察到的，并加以处理的数据集合
文件的逻辑结构分为两种形式
一种是流式文件一种是记录式文件
}
流式文件
{
流式文件指文件内的数据不再组成记录，只是由一串依次的字节组成的信息流序列
这种文件常常按长度来读取所需信息，也可以用插入的特殊字符作为分界
}
记录式文件
{
记录式文件是一种有结构的文件，它是若干逻辑记录信息所组成的记录流文件
逻辑记录是文件中按信息在逻辑上的独立含义所划分的信息单位
例如：一个单位的工资信息是一个记录式文件，而每个职工的工资信息是一个逻辑记录。
}
文件系统与数据库系统的区别
数据库管理系统也支持逻辑记录
但数据库有别于记录式文件，数据库中的记录之间可以通过数据冗余构成某种联系
数据库管理系统支持基于联系的数据查询，文件系统则不行
五、文件的物理结构
文件的物理结构：是指文件在物理存储空间中的存放方法和组织关系
文件的存储结构涉及块的划分、记录的排列、索引的组织、信息的搜索等许多问题
其优劣直接影响文件系统的性能
1.顺序文件
将一个文件中逻辑上连续的信息存放到存储介质的依次相邻的块中便形成顺序结构，这类文件叫顺序文件，又称连续文件。磁带文件、光盘文件是典型例子。
优点：顺序存取记录时速度较快（批处理文件，系统文件用得最多）
缺点：建立文件前需要能预先确定文件长度，以便分配存储空间；修改、插入和增加文件记录有困难
2.连接文件
又称串联文件；连接结构的特点是使用连接字来表示文件中各个物理块之间的先后次序
第一块文件信息的物理地址由文件目录给出，而每一块的连接字指出了文件的下一个物理块位置；连接字内容为0时，表示文件至本块结束
优点：易于对文件记录做增、删、改，易于动态增长记录；不必预先确知文件长度；存储空间利用率高
缺点：存放指针需要额外的存储空间；由于存取须通过缓冲区，待获得连接字后，才能找到下一物理块地址，因而， 仅使用于顺序存取。比如取第100块需要通过前面99块才能找到第100快
3.直接文件
又称散列文件，它通过计算记录的关键字直接得到其物理存储地址
这种变换通常采用散列法（hash法）
计算寻址结构可能出现‘冲突’，即不同的关键字可能变换出相同的地址来，解决办法有拉链法，循环探查法，二次散列法等。
4.索引文件
索引文件为每个文件建立了一张索引表，其中，每个表目包含一个记录的键（或逻辑记录号）及其存储地址
索引表的地址可由文件目录之处，查阅索引表先找到相应记录键（或逻辑记录号），然后获得数据存储地址。
索引文件的访问方式：
{
索引文件在文件存储器上分两个区：索引区和数据区
访问索引文件需两步操作：第一步查找索引表。第二部获得记录物理地址
需要两次访问辅助存储器，若文件索引已预先调入主存储器，啊么，就可以减少一次内外存信息交换。
}
六、文件的目录结构
1.文件目录的概念
文件目录是实现文件的“按名存取”的关键数据结构
文件系统的基本功能直以就是负责文件目录的建立、维护和检索，要求编排的目录便于查找、防止冲突
文件目录需要永久保存，因此也组织成文件存放在磁盘上，称目录文件
2.一级文件目录
一级目录结构：在操作系统中构造一张线性表，与每一个文件的相关属性占用一个目录项，构成了一级目录结构
由于用户文件众多，容易重名，不利记忆
3.二级文件目录
第一级为主文件目录，它用于管理所有用户文件目录，它的目录等级了系统接受的用户的名字及该用户文件目录的地址
第二级为用户的文件目录，它为该用户的每个文件保存八一个登记栏，其内容与一级目录的目录项相同
每一用户只允许查看自己的文件目录
二级目录结构的特点
{
采用二级目录管理文件时，因为任何文件的存取都通过主文件目录，于是可以检查访问文件者的存取权限，避免一个用户未经授权就存取另一个用户的文件，是用户文件的私有性得到保证，实现对文件的保密和保护。
特别是不同用户具有同名文件时，由于各自有不同的用户文件目录而不会导致混乱
}
4.树形文件目录
每一级目录都可以登记下一级目录，也可以登记文件，从而形成了层次文件目录结构
层次目录结构通常采用树形目录结构，它是一根倒向的有根树，树根是根目录；从根向下，每一个树分叉是一个子目录；而树叶是文件。
特点：较好地反映现实世界中具有层次关系的数据集合和叫确切地反映系统内部文件的组织结构
不同文件可以重名，只要它们不位于同一末端的子目录中。
树形目录结构中，一个文件的全名包括从根目录开始到文件为止，通路上遇到的所有子目录路径，又称为；路径名
七、文件目录的管理
1.目录查找的方法
文件查找是文件目录管理的重要工作，“按名存取”文件就是系统根据用户提供的文件路径名来搜索各级文件目录，找到该文件
可以从根目录查起（绝对路径名）
也可以从“当前目录”查起（相对路径名），用.表示当前目录，…表示父目录
现代操作系统都设置有改变工作目录命令，即变更当期工作目录
目录项查找
搜索具体目录项时，可以采用顺序查找法，一次扫描文件目录中的目录项。将目录项中的名字与欲查找的文件名相比较
可以采用一蟹优化办法加快查找目录的速度
目录表项是按键的顺序编排，则可以采用二分查找法
采用“杂凑法”，把每个文件名经过变换函数变换成唯一的目录表表项
2.活动文件表
系统可以为每个用户进程建立一张活动文件表，当用户使用一个文件之前，先通过“打开”操作，把该文件有关目录信息复制到指定主存区域，有关信息填入活动文件表，以建立用户进程和该文件索引的联系
当不再使用该文件时，使用“关闭”，切断用户进程和这个文件的联系，同时，若该目录已被修改过，则应更新辅存中对应的文件目录。
