操作系统中的文件系统：结构，属性，类型

什么是文件系统？

文件是相关信息的集合，记录在诸如磁盘，光盘和磁带的辅助或非易失性存储中。它是一种数据收集方法，用作从该程序提供输入和接收输出的媒介。

通常，文件是位，字节或记录的序列，其含义由文件创建者和用户定义。每个文件都有一个用于存储和检索的逻辑位置。

文件管理系统的目的

这是文件管理系统的主要目标：

• 它为各种存储设备类型提供I / O支持。
• 最大限度地减少丢失或破坏数据的机会
• 帮助操作系统为用户进程提供标准化的I / O接口例程。
• 它在多用户系统环境中为多个用户提供I / O支持。

文件系统的属性

这里是文件系统的重要属性：

• 文件存储在磁盘或其他存储上，并且在用户注销时不会消失。
• 文件具有名称，并与允许受控共享的访问许可关联。
• 可以排列文件或更复杂的结构以反映它们之间的关系。

档案结构

文件结构需要以操作系统能够理解的方式预定义格式。它具有基于其类型的唯一定义的结构。

操作系统中的三种文件结构：

• 文本文件：它是按行组织的一系列字符。
• 对象文件：它是一系列字节，分为若干块。
• 源文件：它是一系列功能和过程。

文件属性

文件具有名称和数据。此外，它还存储元信息，例如文件创建日期和时间，当前大小，最后修改日期等。所有这些信息称为文件系统的属性。

以下是OS中使用的一些重要文件属性：

• 名称：这是唯一以人类可读形式存储的信息。
• 标识符：每个文件都由文件系统中称为标识符的唯一标签号标识。
• 位置：指向设备上的文件位置。
• 类型：对于支持各种文件类型的系统，此属性是必需的。
• 大小。用于显示当前文件大小的属性。
• 保护。此属性分配和控制读取，写入和执行文件的访问权限。
• 时间，日期和安全性：用于保护，安全性，也用于监视

文件类型

它指的是操作系统区分各种类型的文件（如文本文件，二进制文件和源文件）的能力。但是，像MS_DOS和UNIX这样的操作系统具有以下类型的文件：

字符专用文件

它是一个硬件文件，可以逐个字符地读取或写入数据，例如鼠标，打印机等。

普通文件

• 这些类型的文件存储用户信息。
• 它可能是文本，可执行程序和数据库。
• 它允许用户执行诸如添加，删除和修改之类的操作。

目录文件

• 目录包含文件和有关这些文件的其他相关信息。它基本上是一个文件夹，用于保存和组织多个文件。

特殊档案

• 这些文件也称为设备文件。它代表物理设备，例如打印机，磁盘，网络，闪存驱动器等。

文件功能

• 创建文件，在磁盘上找到空间，然后在目录中进行输入。
• 写入文件，需要在文件中定位
• 从文件读取涉及文件内的定位
• 删除目录条目，重新获得磁盘空间。
• 重新定位：移动读取/写入位置。

文件系统中的常用术语

域Field：

该元素存储单个值，该值可以是静态或可变长度。

数据库：

相关数据的收集称为数据库。数据元素之间的关系是明确的。

文件：

文件是相似记录的集合，被视为单个实体。

记录：

记录类型是一种复杂的数据类型，它使程序员可以创建具有所需列结构的新数据类型。它对一个或多个列进行分组以形成新的数据类型。这些列将具有自己的名称和数据类型。

文件访问方式

文件访问是一个确定文件访问和读入内存的方式的过程。通常，操作系统始终支持单一访问方法。虽然有些操作系统也支持多种访问方法。

三种文件访问方法是：

• 顺序访问
• 直接随机存取
• 索引顺序访问

顺序访问

在这种类型的文件访问方法中，按特定的预定义顺序访问记录。在顺序访问方法中，还逐一处理文件中存储的信息。大多数编译器使用此访问方法访问文件。

随机访问

随机访问方法也称为直接随机访问。此方法允许直接访问记录。每个记录都有其自己的地址，可以直接访问以进行读取和写入。

顺序访问

这种访问方法基于简单的顺序访问。在这种访问方法中，为每个文件建立一个索引，并直接指向不同的存储块。用这种方法，索引是顺序搜索的，它的指针可以直接访问文件。可以使用多级索引来提供更高的访问效率。它还减少了访问单个记录所需的时间。

空间分配

在操作系统中，始终为文件分配磁盘空间。

三种类型的空间分配方法是：

• 链接分配
• 索引分配
• 连续分配

连续分配

用这种方法

• 每个文件在内存上都使用一个连续的地址空间。
• 在此，操作系统按线性顺序分配磁盘地址。
• 在连续分配方法中，外部碎片是最大的问题。

链接分配

用这种方法

• 每个文件都包含一个链接列表。
• 该目录在文件的第一个块中包含一个链接或指针。
• 使用这种方法，没有外部碎片
• 此文件分配方法用于顺序访问文件。
• 此方法对于直接访问文件不是理想的。

索引分配

用这种方法

• 目录包括特定文件的索引块的地址。
• 创建一个索引块，其中包含特定文件的所有指针。
• 所有文件应具有单独的索引块，以存储磁盘空间的地址。

文件目录

一个目录可能包含也可能不包含多个文件。它也可以在主目录中包含子目录。有关文件的信息由目录维护。在Windows OS中，它称为文件夹。

单级目录

以下是在目录中维护的信息：

• 名称显示给用户的名称。
• 类型：目录的类型。
• 位置：当前的下一个读/写指针。
• 位置：设备上存储文件头的位置。
• 大小：文件中的字节数，块数和字数。
• 保护：对读/写/执行/删除的访问控制。
• 用法：创建，访问，修改的时间

文件类型-名称，扩展名

概要：

• 文件是相关信息的集合，记录在诸如磁盘，光盘和磁带的辅助或非易失性存储中。
• 它为各种存储设备类型提供I / O支持。
• 文件存储在磁盘或其他存储上，并且在用户注销时不会消失。
• 文件结构需要以操作系统能够理解的方式进行预定义。
• 文件类型是指操作系统区分不同类型的文件的能力，例如文本文件，二进制文件和源文件。
• 在磁盘上创建查找空间，然后在目录中进行输入。
• 索引顺序访问方法基于简单的顺序访问
• 在顺序访问方法中，记录以特定的预定顺序访问
• 随机访问方法也称为直接随机访问
• 三种类型的空间分配方法是：
• 链接分配
• 索引分配
• 连续分配
• 有关文件的信息由目录维护