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2.2 文件操作
用户通过文件系统所提供的系统调用实施对文件的操作。最基本的文件操作有:创
建文件、删除文件、读文件、写文件、截断文件和设置文件的读/写位置。为了方便用
户使用文件,操作系统还提供了更多的对文件的操作,如打开文件、关闭文件、剪切、
复制文件等。
2.3 文件的逻辑结构
文件的逻辑结构是从用户观点出发所观察到的文件组织形式,是用户可以直接处理
的数据及其结构,它独立于文件的物理特性。逻辑结构分为两大类,一类是有结构文件,
其二是无结构文件,又称流式文件。其中有结构文件又可以分为顺序文件、索引文件和
索引顺序文件。
2.4 文件的物理结构
文件的物理结构,是指文件在外存上的存储组织形式。不仅与存储介质的存储性能
有关,而且与所采用的外存分配方式有关。在采用不同的分配方式时,将形成不同的文
件物理结构。目前常用的外存分配方法有:连续分配、链接分配和索引分配三种;与其
对应的,将形成三种不同的文件物理结构,分别是:顺序式文件结构、链接式文件结构
和索引式文件结构。
2.5 目录管理
在现代操作系统中,都要存储大量的文件。为了对这些文件实施有效的管理,必须
对它们加以妥善组织,这主要是通过文件目录实现的。文件目录也是一种数据结构,用
于标识系统中的文件及其物理地址,供检索时使用。对文件目录的要求如下:(1)实现
“按名存取”;(2)提高对目录的检索速度;(3)文件共享;(4)允许文件重名。
目录结构的组织,关系到文件系统的存取速度,也关系到文件的共享性和安全性。
因此,组织好文件系统的目录,是设计好文件系统的重要环节。目前常用的目录结构形
式有单级目录、两级目录和多级目录。
2.6 文件存储空间的管理
文件系统要解决的重要问题之一是如何为新创建的文件分配存储空间。同内存的分
配相似,可采用连续分配方式或离散分配方式。存储空间的基本分配单位是磁盘块而非
字节。目前操作系统采用的几种文件存储空间管理方法有:空闲表法、空闲链表法、位
示图法以及成组链接法。
2.7 文件共享
在现代操作系统中,必须提供文件共享手段,即指系统应允许多个用户(进程)共
享同一份文件。目前常用的两种方法是:基于索引结点的共享方式以及利用符号链实现
文件共享。
3 核心技术以及技术路线
图 1 是模拟文件系统的系统结构框图。虚拟磁盘是整个文件系统得以运行的基础,
也是与物理硬盘的唯一联系所在。文件目录树、磁盘索引结点以及文件等都保存在虚拟
硬盘上。因此,虚拟磁盘的建立,关系到整个系统的结构与功能。虚拟磁盘需要完成两
个基本操作,即盘块的分配与盘块的回收。
文件目录树与磁盘索引结点是紧密联系的两个不同实体。当新建文件时,两个部分
各自完成自己的操作,目录树中的项通过“磁盘索引结点”与对应的磁盘索引结点联系。
磁盘索引结点建立时,不仅需要用户提供文件类型、存储权限等各项参数,还需通过外
存分配模块申请外存磁盘空间。结点的建立返回其索引,用于与目录树项的联系。目录
树则完成项的插入操作。