計算機等級四級信息

　　六、文件管理

　　1.引言

　　計算機系統(tǒng)中還有另一類資源是軟資源。軟資源包括各種系統(tǒng)程序、各種實用程序、各種應(yīng)用程序、各種應(yīng)用領(lǐng)域的程序，也包括大量的文檔材料。每一種資源本身都是具有一定邏輯意義的、相關(guān)信息的集合。在操作系統(tǒng)中它們以文件形式存儲。大多數(shù)應(yīng)用中，文件是最重要的元素，每個應(yīng)用總要使用和產(chǎn)生數(shù)據(jù)。一般從文件中輸入數(shù)據(jù)，其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也存入文件而長期儲存，供以后使用。系統(tǒng)的重要作用之一是能快速處理大量信息，因此數(shù)據(jù)的組織、存取和保護是操作系統(tǒng)必須提供的一個重要的功能。文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中組織、存取和保護數(shù)據(jù)的一個重要部分。

　　（1）文件的概念文件是信息的一種組織形式，是存儲在輔助存儲器上的具有標識名的一組信息集合。它可以是有格式的，也可以是無格式的。與文件相關(guān)的概念有:數(shù)據(jù)項、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)項是數(shù)據(jù)的基本單位，一個數(shù)據(jù)項有一個值，數(shù)據(jù)項可能是定長的也可能是可變長度的。記錄是相關(guān)數(shù)據(jù)項的集合，與數(shù)據(jù)項類似，記錄的長度可能是定長的，也可能是可變長度的。文件是記錄的集合，文件是一個實體，被用戶或應(yīng)用程序按名字訪問，為了安全，每一文件都有訪問控制約束。數(shù)據(jù)庫是相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，數(shù)據(jù)元素之間有直接的聯(lián)系，這些聯(lián)系是在設(shè)計時為若干個不同的應(yīng)用而設(shè)計的。數(shù)據(jù)庫本身可由若干文件組成。

　�。�2）文件系統(tǒng)操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)包括兩個方面:一方面包括負責(zé)管理文件的一組系統(tǒng)軟件，另一方面包括被管理的對象———文件。文件系統(tǒng)的主要目標是提高存儲器的利用率，接受用戶的委托實施對文件的操作。為此要解決的主要問題是:管理輔助存儲器，實現(xiàn)文件從名字空間到輔存地址空間的轉(zhuǎn)換，決定文件信息的存放位置、存放形式和存取權(quán)限，實現(xiàn)文件和目錄的操作，提供文件共享能力和安全設(shè)施，提供友好的用戶接口。

　�。�3）文件類型文件有多種分類方法，這是根據(jù)文件的性質(zhì)和用途區(qū)分的。①按文件的用途可以分為系統(tǒng)文件、庫文件和用戶文件等。②按文件的信息流向可以分為輸入文件、輸出文件和輸入輸出文件等。③按文件的組織形式可以分為普通文件、目錄文件和特殊文件等。特殊文件是UNIX系統(tǒng)采用的技術(shù)，是把所有的輸入輸出設(shè)備都視作文件（特殊文件）。特殊文件的使用形式是與普通文件相似的。④按文件的安全屬性可分為只讀文件、讀寫文件、可執(zhí)行文件和不保護文件等。

　　2.文件的結(jié)構(gòu)和組織

　　文件的結(jié)構(gòu)是指文件的組織形式，從用戶觀點所看到的文件組織形式，稱為文件的邏輯結(jié)構(gòu);從實現(xiàn)觀點考察文件在輔助存儲器上的存放方式，常稱為文件的物理結(jié)構(gòu)。

　�。�1）文件的邏輯結(jié)構(gòu)文件的邏輯組織是為了方便用戶的使用，一般文件的邏輯結(jié)構(gòu)可以分為兩種:無結(jié)構(gòu)的字符流文件和有結(jié)構(gòu)的記錄文件，后者也稱為有格式文件。記錄文件由記錄組成，即文件內(nèi)的信息劃分成多個記錄，以記錄為單位組織和使用信息。記錄文件有順序文件、索引順序文件、索引文件和直接文件。

　�、夙樞蛭募�:許多文件是順序文件。順序文件的記錄定長，記錄中的數(shù)據(jù)項的類型長度與次序固定，一般還有一個可以惟一標識記錄的數(shù)據(jù)項，稱為鍵（key），記錄是按鍵值的約定次序組織。順序文件常用于批處理應(yīng)用，對于查詢或更新某個記錄的請求的處理性能不佳。

　�、谒饕�順序文件:索引順序文件是基于鍵的約定次序組織的，而且維護鍵的索引和溢出區(qū)域。鍵的索引也可以是多級索引。索引順序文件既適用于交互方式應(yīng)用，也適用于批處理的方式應(yīng)用。

　�、鬯饕�文件:索引順序文件是基于記錄的一個鍵數(shù)據(jù)項組織的，而許多應(yīng)用需按照別的數(shù)據(jù)項訪問文件，為此，常采用索引文件方法，即對主文件中的記錄按需要的數(shù)據(jù)項（一個或幾個）建索引，索引文件本身是順序文件組織。

　�、苤苯游募�:直接文件又稱哈希（Hash）文件，記錄以它們在直接訪問存儲設(shè)備（DASD）上的物理地址直接（隨機）訪問。直接文件常用于需要高速訪問文件而且每次訪問一條記錄的應(yīng)用中。

　�。�2）文件的物理結(jié)構(gòu)文件的物理結(jié)構(gòu)側(cè)重于提高存儲器的利用效率和降低存取時間。文件的存儲設(shè)備通常劃分為大小相同的物理塊，物理塊是分配和傳輸信息的基本單位。文件的物理結(jié)構(gòu)是指文件在存儲設(shè)備上的存儲方法。文件的物理結(jié)構(gòu)涉及文件存儲設(shè)備的組塊策略和文件分配策略，決定文件信息在存儲設(shè)備上的存儲位置，常用的文件分配策略有:

　�、夙樞蚍峙洌ㄟB續(xù)分配）。這是最簡單的分配方法，在文件建立時預(yù)先分配一個連續(xù)的物理塊集，然后，按照邏輯文件中的信息（或記錄）順序，依次把信息（或記錄）順序存儲到物理塊中。這樣，只需知道文件在文件存儲設(shè)備上的起始位置和文件長度，就能進行存取，這種分配方法適合于順序存取，在連續(xù)存取相鄰信息時，存取速度快。其缺點是在文件建立時必須指定文件的信息長度，以后不能動態(tài)增長，一般不宜用于需要經(jīng)常修改的文件。

　　②鏈接分配（串聯(lián)分配）。這是按單個物理塊逐個進行的。每個物理塊中（一般是最后一個單元）

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