操作系统7——文件存储

1、文件的概念

（1）数据项、记录与文件

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数据项	基本数据项	例如，用于描述一个学生的基本数据项有：学号、姓名、年龄、所在班级等。
	组合数据项	例如，工资是个组项，它可由基本工资、工龄工资和奖励工资等基本项所组成。
记录		记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。
文件的三个基本要求		能够存储大量的信息；长期保存信息；可以共享信息。

文件是一个抽象机制，它提供了一种把信息保存在存储介质上，而且便于以后存取的方法，用户不必关心实现细节。文件与记录和数据项的关系可以用下图表示：

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文件的基本操作包括：

文件基本操作

对于文件属性操作

改名、变拥有者、修改权限、查询状态

对于文件操作

创建、删除、读、写

设置读写位置、设置权限

对于目录操作

文件系统在操作系统中的位置：

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（2）文件的分类

文件	按存取的物理结构分类	顺序文件	顺序地存储到连续的物理盘块中
		链接文件	通过物理块中的链接指针组成一个链表管理，形成一个完整的文件
		索引文件
	按文件用途分类	系统文件	由系统软件构成的文件
		用户文件	又用户源代码，目标文件和exe文件和数据组成
		库文件	由标准子例程和常用例程组成
	按文件中的数据形式分类	源文件	由源程序和数据构成的文件
		目标文件	由源程序经过相应的计算机语言编译程序编译，但尚未经过链接程序链接的目标代码所形成的文件，后缀名为“.OBJ”或“.o”
		可执行文件
文件的属性	文件类型；文件长度；文件的物理位置；文件的建立时间

按照索引的方式组织PCB可以标识如下：

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（3）文件的逻辑结构

文件的逻辑结构	有结构文件	由若干个记录所构成的文件，故又称为记录式文件
		顺序文件	一系列记录按顺序排列形成文件，变长/定长增加删除记录困难
			分为串结构（检索费时）顺序结构（检索高效）
		索引文件	可变长记录建立索引表
		索引顺序文件	顺序文件与索引文件的结合，为一组记录的第一个记录建立索引表
	无结构文件	这是直接由字符序列所构成的文件，故又称为流式文件

2、文件的内外存分配

（1）连续分配

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连续分配的优点：

结构简单，容易实现
所需的磁盘寻道次数和寻道时间最少
顺序存取速度快
支持顺序存取和随机存取

连续分配的缺点：

要求有连续的存储空间，不利于动态扩充
必须事先知道文件的长度，用户不方便
容易形成碎片，空间利用不充分

（2）链接分配

第一种是隐式链接：每个物理块的最末一个字(或第一个字)作为链接字，它指出后继块的物理地址。链首指针存放在该文件目录中。文件的结尾块的指针为“∧”。

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隐式链接的优点：离散存储，空间利用率高；顺序存取效率高。

隐式链接的缺点：随机存取效率太低，若要访问第i个物理块，必须读出前i-1个。

第二种是显式链接

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隐式链接的优点：

消除了外部碎片，提高外存利用率；
文件动态增长时，可动态地为它分配盘块；
文件的增删改方便，不需事先知道文件长；

隐式链接的缺点：

存取速度慢；
只适于顺序存取，不适于随机存取；
可靠性差，若某一块指针出错，则链断开；
更多的寻道次数和寻道时间；
链接指针占用一定的空间；

（3）索引分配

一个文件的信息存放在若干不连续物理块中，另一种形式的非连续文件，文件数据存放的存储介质上的物理块号与文件的逻辑块号一一对应，系统为这样对应关系建立一个专用数据结构，索引表。

索引表：一个文件所有记录的关键字和其它地址的对照表。

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。

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索引结构的优点：保持了链接结构的优点,又解决了其缺点：即能顺序存取,又能随机存取，满足了文件动态增长、插入删除的要求，也能充分利用外存空间。

索引结构的缺点：

较多的寻道次数和寻道时间，索引表本身带来了系统开销，如：内外存空间，存取时间。
需要较多外存空间来建立索引块。
对于小文件，空间浪费严重。

3、文件控制块FCB

是用于描述和控制文件的数据结构。
文件管理程序可借助FCB中的信息对文件施以各种操作。
文件控制块的有序集合称为文件目录，即一个文件控制块就是一个文件目录项。
通常，一个文件目录本身也被看作是一个文件，称为目录文件。

文件控制块中的信息

基本信息类：文件名，文件的物理位置，文件的逻辑结构，文件的物理结构。
文件控制信息类：文件拥有者权限，核准用户权限，一般用户权限。
使用信息类：文件建立日期，文件修改日期。

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