【操作系统】4.1文件管理（概述）

文件管理概述

文件——就是一组有意义的信息/数据集合

1. 计算机中存放了各种各样的文件，一个文件有哪些属性？
2. 文件内部的数据应该怎样组织起来？
3. 文件之间又应该怎么组织起来？
4. 从下往上看，操作系统应该提供哪些功能，才能方便用户、应用程序使用文件？
5. 从上往下看，文件数据应该怎么存放在外存（磁盘） 上？

1. 文件的属性

   1. 文件名：由创建文件的用户决定文件名，主要是为了方便用户找到文件，同一目录下不允许有重名文件，但不同目录下允许有重名，故文件名不能唯一标识一个文件
   2. 标识符：一个系统内的各个文件标识符唯一，对用户来说毫无可读性，是操作系统用于区分各个文件的内部名称
   3. 文件类型：指明文件类型，方便默认文件的打开方式
   4. 位置：文件的存放路径（让用户使用）、在外存中的地址（操作系统使用，对用户不可见）
   5. 文件大小、创 建时间、上次修改时间、所有者信息
   6. 保护信息：对文件进行保护访问控制信息

2. 文件内部的组织

   1. 无结构文件（如文本文件）——由一些二进制或字符流组成，又称“流式文件”
   2. 有结构文件（如数据库表）——由一组相似的记录组成，又称“记录式文件”（记录实际一组相关数据项的集合——数据库表中的一条记录）
      

3. 文件之间的组织

   1. 用户可以自己创建一层层目录，各层目录中存放着相应的文件。
   2. 目录其实也是一种特殊的有结构文件（由记录组成），如何实现文件目录是之后会重点探讨的问题。
   3. 所谓“目录”其实就是我们熟悉的“文件夹”
      

4. 操作系统向上提供的功能

   1. 用户、应用程序会调用相关的系统调用来实现某种功能
   2. 常见的几个基本功能：
      1. 创建文件（create系统调用）
         1. 需要调用的参数：所需外存空间大小、文件存放路径、文件名
         2. 主要做两件事
            1. 在外存中找到文件所需空间
            2. 创建该文件对应的目录项
      2. 删除文件（delete系统调用）
         1. 需要调用的参数：文件存放路径、文件名
         2. 主要做两件事
            1. 找到该文件对应的目录项在外存中找到文件所需空间
            2. 回收文件占用的磁盘块
            3. 需要把文件再目录表中对应的目录项删除
      3. 读文件（read系统调用）
      4. 写文件（write系统调用）
      5. 打开文件（open系统调用）——读写文件之前都需要先打开文件
         1. 需要调用的参数：文件存放路径、文件名、要对文件的操作类型
         2. 主要做两件事
            1. 根据文件存放路径找到相应的目录文件，从目录中找到文件名对应的目录项，并检查该用户是否指定的操作系统
            2. 将目录项复制到内存中的“打开文件表”中，并将对应表目的编号返回给用户，之后用户使用打开文件表的编号来指明要操作的文件
               
      6. 关闭文件（close系统调用）——读写文件之后都需要先关闭文件
         1. 主要做两件事
            1. 将进程的打开文件表相应表项删除
            2. 回收分配给该文件的内存空间等资源
            3. 从“系统打开文件表”中将“打开计数器”减1，若count=0，则删除该表项
   3. 可以用基本操作完成更复杂的操作：
      如复制文件：先创建一个空文件，再把源文件读入内存，再将内存中的数据写到新文件中

5. 操作系统向下提供的功能（物理上）

   1. 与内存一样，外存也是由一个个存储单元组成，每个存储单元对应一个物理地址
   2. 类似于内存分为一个个内存块，外存也会被分为一个个**“块/磁盘块/物理块”**
   3. 每个磁盘块的大小都是相等的，每块一般包含 2 的整数次幂个地址
   4. 操作系统同样需要将逻辑地址转换为外存的 物理地址（物理块号，块内地址） 的形式
   5. 块内地址的位数取绝于磁盘块的大小
   6. 如果磁盘块大小为1KB，此时一个文件只有10B，但他依然需要占用1KB的磁盘块
   7. 文件数据在磁盘中（物理上）的存放形式：
6. 其他功能：
   1. 文件共享：使用多个用户可以共享使用一个文件
   2. 文件保护：如何保证不同用户对文件由不同的操作权限