第6章 文件管理 第1课时 文件系统基本概念《操作系统原理课件（第2版）》 同步教学（电子工业出版社）

操作系统原理(第2版） 第6章 文件管理 现代计算机系统中要用到大量的程序和数据，由于内存容量有限而且程序和数据不能在内存中长期保存，因此程序和数据平时总以文件的形式存放在外存中，需要时可随时将它们调入内存。 文件管理的主要任务是有效地组织、存储和保护文件，以使用户方便、安全地访问文件。因此，文件管理的主要功能应包括文件存储空间管理、文件目录管理、文件存取控制和文件操作。 操作系统通过文件系统来管理外存中的文件，实现对外存空间的组织、分配与回收，完成文件名到外存文件存储空间的映射，为用户提供存取、检索、共享和保护文件的手段。 通过文件系统提供的各种文件操作，用户就可以方便地“按名存取”文件，而无须了解外存的硬件特征和存取过程。由操作系统管理文件，不仅方便用户对文件的使用，而且保证了文件的安全性，有效提高了系统资源的利用率。 第6章 文件管理 6.1 文件系统基本概念 6.2 文件的组织结构 6.3 文件目录 6.4 文件存储空间管理 6.5 文件共享与文件安全 6.1.1 文件系统的引入 现代操作系统中引入文件系统的主要原因： （1）用户直接存取外存中的信息过于复杂。用户对外存中的信息进行直接存取，就需要按照外存的物理地址去组织存放信息的I/O指令，并对信息在外存上的分布情况进行记录，稍有不慎就会破坏外存上存放的信息。 （2）多任务共享资源的出现。在多道程序环境下，用户不可能自己管理和协调多个进程对资源的共享。因此无法由用户完成在外存为这些进程分配存储数据的空间。 （3）出于对信息安全和保密的考虑。每个用户都不希望别的用户破坏或访问属于自己的信息。 （4）操作系统自身的需要。操作系统本身是一个很庞大的资源。由于内存容量有限，为了给用户提供更大的内存空间，只好把一部分操作系统程序放在外存，当用户用到不在内存的这部分操作系统程序时才把相应程序调入内存，这就要求操作系统本身也应具备文件管理的功能。 6.1 文件系统基本概念 6.1.2 文件与文件系统 1. 文件 文件是信息的一种组织形式，是存储在外存上具有文件名的一组相关信息的集合，如源程序、数据、目标程序等。文件由创建者定义，任何一段信息，只要给定一个文件名并将其存储在某一存储介质上就形成了一个文件，它包含两方面的信息：一是本身的数据信息；二是附加的组织与管理信息。文件是操作系统进行信息管理的最小单位。文件主要有以下三个特点： （1）保存性。文件被存储在某种存储介质上长期保存并多次使用。 （2）按名存取。每个文件都有唯一的文件名，并通过文件名来存取文件的信息，而无须知道文件在外存的具体存放位置。 （3）一组信息集合。文件的内容（即信息）可以是一个源程序、一个可执行的二进制程序、一篇文章、一首歌曲、一段视频、一张图片等。 6.1 文件系统基本概念 文件的特点 一个文件通常由若干个称为逻辑记录的较小单位组成，记录是一个有意义的信息集合，是对文件进行存取的基本单位。 一个文件的各个记录可以是等长的也可以是不等长的，最简单的情况下一个记录只有一个字符（看做是字符流文件）。所以文件的记录是一个可编址的最小信息单位，其意义由用户或文件的创建者定义。 文件应保存在一种存储介质上，如磁带、磁盘、优盘等。 文件包括的范围非常广泛，程序、待加工的数据、文章、歌曲、视频、图片等都可以构成文件。 某些慢速字符设备，因为设备上传输的信息可以看做是一组顺序字符序列，所以也可以看做一个文件，称为设备文件。 多数文件都有一个扩展名，并通过扩展名表示文件的类别。 6.1 文件系统基本概念 每个文件都有自己的属性，常见的文件属性包括以下内容： （1）文件名。文件最基本的属性。 （2）文件类型。如源文件、目标文件、执行文件、普通文件、目录文件、设备文件等。 （3）文件长度。文件当前的数据长度，也可能是最大允许长度。长度单位通常是字节，也可以是物理块。 （4）文件主。文件的所有者，文件的所有者通常是文件的创建者。 6.1 文件系统基本概念 每个文件都有自己的属性，常见的文件属性包括以下内容： （5）文件权限。用于对文件进行访问控制，通常赋予文件的权限有只读、读写、执行等。一般文件所有者对自己的文件拥有全部权限，而其他用户对文件只有部分权限。 （6）文件的物理位置。