第 21 次課教案
作業系統課程計本081-4 班級年月日
在乙個計算機系統中除了包含如記憶體、**處理器和各種各樣的輸入輸出裝置等硬體資源外，還有一些更重要的資源，即軟體資源。它主要包括系統程式(如編譯程式、匯程式設計序等)、標準庫函式以及大量的應用程式等。
對於這些軟體資源，從管理者的角度來看，把它們看成乙個個的檔案，並把它們儲存在某種介質上。作業系統本身就是乙個很重要的軟體資源，對於作業系統只有某部分的內容常駐記憶體，其它大部分的作業系統程式存放在磁碟上，當需要用到某部分內容時，才將其裝入記憶體。此外，在計算機系統中將要安裝各種應用軟體，記憶體的空間是有限的並且不能長期儲存，所以通常都是將它們儲存在外存上，需要時再調入記憶體。
因此，為了便於管理，作業系統中提供了檔案管理功能，這樣不僅方便了使用者，而且還可以提高資源的利用率。
檔案系統是作業系統中對檔案進行控制和管理的模組，也是作業系統中不可缺少的部分，本章將介紹檔案、檔案系統、檔案的儲存和檢索以及共享和保護等問題。
6.1 檔案和檔案系統
一、檔案
檔案是在邏輯上具有完整意義的資訊的集合，它以檔名作為唯一標識。
檔名以字串的形式描述。不同的作業系統對檔名有不同的規定，有些系統採用副檔名表示檔案的屬性和型別，檔名與副檔名之間用「.」分隔，例如在dos中使用副檔名.
exe表示該檔案為二進位制可執行檔案；有些系統通過修改檔案屬性描述檔案的型別，而不支援副檔名，如linux中「.」只是乙個字元，該字元之後的所有字元也被認為是檔名的一部分，不能以此識別檔案型別，檔案型別要通過檔案屬性來描述，在這點上dos和linux不同。
檔案屬性通常包括：⑴檔名，檔案的唯一標識，由使用者按規定取名。⑵檔案型別，標誌該檔案的型別，如可執行檔案、原始檔等。
⑶檔案長度，檔案的大小。⑷檔案的位置，檔案在裝置上存放位置的位址。⑸檔案的訪問控制，檔案的訪問許可權，如可讀、可寫、可執行等。
⑹日期和時間：檔案的建立、修改和訪問的時間和日期。
二、檔案型別
檔案分類主要是為了便於系統對不同的檔案進行不同的管理，從而提高處理速度，便於保護和共享。
⒈ 按用途分類
⑴系統檔案：支援作業系統實現其基本功能的檔案。這類檔案使用者不能直接呼叫，只能由系統程式呼叫為使用者服務。
⑵庫檔案：由標準子程式及若干應用程式組成。這類檔案允許使用者直接呼叫，但不允許使用者對其進行修改。
⑶使用者檔案：在使用者操作過程中建立、儲存的各種檔案。如源程式、編譯連線後的目標程式、輸入的資料檔案、計算結果的輸出檔案等。
這類檔案，使用者可以使用作業系統提供的命令對它進行修改、刪除和編輯等。
2．按檔案的訪問控制屬性分類
⑴唯讀檔案：允許具有許可權的使用者讀取該檔案的內容，但不允許寫。
⑵讀寫檔案：允許具有許可權的使用者對該檔案進行讀和寫操作，但禁止沒有此許可權的使用者進行讀寫。
⑶可執行檔案：只允許檔案主和具有許可權的使用者去呼叫執行檔案而不允許讀和寫檔案。
⑷不保護檔案：所有使用者都可以使用的檔案。
3．按資訊流向分類
⑴輸入檔案：只能讀入的檔案，例如讀卡機或紙帶輸入機上的檔案，只能讀入，所以它們是輸入檔案。
⑵輸出檔案：只能寫的檔案，例如印表機、穿卡機等檔案，只能寫，所以它們是輸出檔案。
⑶輸入輸出檔案：既可以讀又可以寫的檔案，在磁碟、磁鼓、磁帶上的檔案。
4．按檔案的邏輯結構分類
⑴流式檔案：檔案內的資訊不再劃分結構，檔案就是一串資訊，以結束符作為檔案的結束標誌。
⑵記錄檔案：檔案內的資訊可再劃分為多個記錄，使用者以記錄為單位組織使用資訊。
三、檔案系統
檔案系統是計算機組織、訪問和儲存檔案資訊的系統。檔案系統一般由檔案目錄、檔案組織、檔案儲存空間的管理、檔案操作以及檔案的共享和保護等部分組成。
**件系統模型
6.2 檔案結構
檔案結構是指檔案的組織形式，主要分為兩種：邏輯結構和物理結構，邏輯結構是從使用者的角度出發，為使用者提供乙個結構清晰、使用方便的結構。物理結構是從系統的角度來進行研究，主要的目的是選擇乙個效能良好、裝置利用率高的物理檔案結構。
一、檔案的邏輯結構
檔案的邏輯結構指的是從使用者的角度所看到的檔案的組織形式，檔案的邏輯結構通常分為兩種：流式檔案和記錄式檔案。
常用的訪問方法有順序訪問、隨機訪問和按鍵訪問三種方法。
二、檔案的物理結構
把檔案在儲存介質上的組織方式稱為檔案的物理結構，或稱為物理檔案。
檔案在磁碟上可以有多種組織方式，常用的組織方式有順序結構、鏈結結構和索引結構。
6.3 檔案儲存空間的管理（簡介，略講）
6.4 檔案目錄管理
建立檔案系統的主要任務之一，就是讓使用者借助於檔案系統可以很方便地訪問外存。在檔案系統支援下，使用者只要給出檔名，就可以進行訪問訪問。檔案空間的按名訪問，是通過檔案目錄來實現的，這也正是檔案目錄提供的最基本的功能。
⒈ 檔案的組成
為了能夠對乙個檔案進行正確的訪問，必須為檔案設定檔案控制塊。檔案與檔案控制塊一一對應，而把檔案控制塊的有序集合稱為檔案目錄。換言之，乙個檔案控制塊就是乙個檔案目錄項。
通常乙個檔案目錄也被看作乙個檔案，稱為目錄檔案。
⒉ 檔案目錄
檔案目錄是用於檢索檔案的，它是檔案系統實現按名訪問的重要手段。檔案目錄由若干目錄項組成，每乙個目錄項記錄乙個檔案的有關資訊。在目錄項中除了指出檔名和檔案在儲存介質上的位置外，還應該包含如何控制和管理檔案的資訊。
有了檔案目錄後，當使用者要求使用某個檔案時，檔案系統可順序查詢目錄項並比較檔名，就可以找到指定檔案的目錄項，根據該目錄項中給出的有關資訊，可以進行核對使用許可權等工作，並讀出檔案供使用者使用。因此，檔案目錄的組織和管理應便於檢索和防止衝突。對檔案目錄的管理有以下要求：
⑴實現「按名訪問」。使用者只需要向系統提供其需要訪問的檔名，就可以快速、準確的找到指定檔案在外存上的位置。實現「按名訪問」是目錄管理中要提供的最基本的功能，也是檔案系統向使用者提供的最基本的服務。
⑵提高對目錄的檢索速度。通過合理地組織目錄結構的方法，可以加快對目錄的檢索速度，從而能夠提高對檔案的訪問速度。
⑶檔案共享。在多使用者系統中，應該允許多個使用者共享乙個檔案。這樣就需要在外存上保留乙份檔案的副本，供不同使用者使用，以節省大量的儲存空間。
⑷允許檔案重名。系統應該允許不同的使用者使用相同的名字來表示不同的檔案，這樣可以方便使用者按照個人的習慣給檔案命名和使用檔案。
常用的目錄結構有一級目錄、二級目錄和多級目錄。
6.5 檔案的共享和保護
為了減少使用者的重複勞動，免除系統複製檔案的時間開銷，以及節省檔案占用的儲存空間，作業系統提供檔案共享的功能是十分必要的。此外，為了防止檔案被破壞，作業系統還要提供保護機構，實現不同的使用者對檔案的儲存許可權進行控制並提供相應的保密機制。
一、檔案共享
檔案共享是指乙個檔案可以讓指定的某些使用者共同使用。檔案共享有許多好處，例如，免除系統複製檔案的工作；節省檔案占用的儲存空間等。
在允許檔案共享的系統中，必須對共享檔案進行管理，共享檔案的使用有兩種情況：
● 不允許同時使用
任何時刻只允許乙個使用者使用共享檔案，即不允許兩個或兩個以上的使用者同時開啟乙個檔案。乙個使用者開啟共享檔案後，待使用結束關閉檔案後，才允許另乙個使用者開啟該檔案。
● 可以同時使用
允許多個使用者同時使用同乙個共享檔案，但系統必須實現對共享檔案的同步控制。一般說，允許多個使用者同時開啟共享檔案執行讀操作，而不允許讀者與寫者同時使用共享檔案，也不允許多個寫者同時對共享檔案執行寫操作，以確保檔案資訊的完整性。
在現代計算機系統中，有些檔案可供許多使用者所共享，或者，有若干人在共同的為乙個專案而工作，有關該項目的所有檔案能供這一組人員所共享。為此，現代計算機系統必須提供檔案共享功能，即指系統應允許多個使用者(程序)共享同一份檔案。早期實現檔案共享的方法有：
繞道法、連訪法和基本檔案目錄表法。現代的檔案共享方法也是在早期的檔案共享方法發展起來的，現代常用的檔案共享方法有：基於索引結點的共享方式和基於符號鏈的共享方式。
二、檔案保護
檔案的保護是指防止檔案被破壞，根據不同的使用者對檔案進行訪問許可權控制和保密控制。造成檔案可能被破壞的原因，有時是硬體故障、軟體失誤引起的，有時是由於使用者共享檔案時發生錯誤引起的，檔案系統應根據不同的情況採用不同的保護措施。
⒈ 防止系統故障造成的破壞
檔案系統必須有防止硬、軟體的各種意外可能破壞檔案的能力。為此，檔案系統經常採用建立副本和定時轉儲的方法來保護檔案。
⒉ 防止使用者共享檔案可能造成的破壞
對共享檔案要防止非法使用檔案造成的破壞，這就涉及到使用者對檔案的使用許可權。對檔案的使用許可權可以分成只准讀、可讀可寫、只准執行和有權刪除等。可以用下面的方法規定使用者使用檔案的許可權：
⑴採用樹形目錄結構
⑵訪問控制表
⑶檔案使用許可權
6.6 檔案操作和使用
我們把檔案系統設計的這一組功能模組稱為「檔案操作」，檔案操作主要有以下幾種：
⒈ 「建立檔案」操作
⒉ 「開啟檔案」操作
⒊ 「讀檔案」操作
⒋ 「寫檔案」操作
⒌ 「關閉檔案」操作
⒍ 「刪除檔案」操作
第7章 檔案管理
第七章 基本題7 一.單項選擇題 1.作業系統中對資料進行管理的部分叫做 a.資料庫系統 b.檔案系統 c.檢索系統 d.資料儲存系統 2.檔案系統是指 a.檔案的集合 b.檔案的目錄 c.實現檔案管理的一組軟體 d.檔案 管理檔案的軟體及資料結構的總體 3.從使用者角度看，引入檔案系統的主要目的是...
第6章質量管理
第六章專案質量管理 6.1 專案質量管理的概念 6.1.1 質量的基本概念 1 質量的定義 iso的質量定義 質量是反映實體 產品 過程或活動等 滿足明確和隱含需要的能力特性總和 我國國標gb t 1900 2000的質量定義 一組固有特性滿足要求的程度。質量不僅指產品，質量也可以是某項活動或過程的...
第6章裝置管理
通過本章的學習，你將會 使用裝載命令 使用光碟 u盤 硬碟 linux系統通過裝置檔案來管理裝置。每個裝置對應著有乙個裝置檔案，它主要包括可供系統識別的裝置號 裝置許可權和裝置型別等資訊。linux把所有裝置檔案都置於 dev目錄下。在命令視窗中輸入 root localhost root cd d...