第四章 文件管理
一、文件系统基础
1.基本概念
2.文件的逻辑结构
顺序文件：
索引文件：
索引顺序文件：
效率分析：
多级索引顺序文件：
总结：
3.文件目录
文件控制块（FCB）
目录的基本操作：
目录结构：
树形目录结构可以很方便地对文件进行分类，层次结构清晰，也能够更有效地进行文件的管理和保护。但是，树形结构不便于实现文件的共享。为此，提出了"无环图目录结构"。
索引结点：
总结：
4.文件的物理结构
（文件分配方式）
文件块、磁盘块：
连续分配：
- 优点：支持顺序访问和直接访问（即随机访问）；连续分配的文件在顺序访问时速度最快
- 缺点：不方便文件拓展；存储空间利用率低，会产生磁盘碎片
链接分配：
链接分配采取离散分配的方式，可以为文件分配离散的磁盘块。分为隐式链接和显式链接两种。
隐式分配：
隐式链接------除文件的最后一个盘块之外，每个盘块中都存有指向下一个盘块的指针。文件目录包括文件第一块的指针和最后一块的指针。
- 优点：很方便文件拓展，不会有碎片问题，外存利用率高。
- 缺点：只支持顺序访问，不支持随机访问，查找效率低，指向下一个盘块的指针也需要耗费少量的存储空间
显式分配：
显式链接------把用于链接文件各物理块的指针显式地存放在一张表中，即 文件分配表（FAT，FileAllocation Table）。一个磁盘只会建立一张文件分配表。开机时文件分配表放入内存，并常驻内存。
- 优点：很方便文件拓展，不会有碎片问题，外存利用率高，并且支持随机访问。相比于隐式链接来说，地址转换时不需要访问磁盘，因此文件的访问效率更高。
- 缺点：文件分配表的需要占用一定的存储空间。
逻辑结构与物理结构对比总结：
5.文件存储空间管理
存储空间的划分：
空闲表法：
空闲链表法：
分为空闲盘块链以及空闲盘区链
位示图法：
- 如何分配：若文件需要K个块，①顺序扫描位示图，找到K个相邻或不相邻的"0"；②根据字号、位号算出对应的盘块号，将相应盘块分配给文件；③将相应位设置为"1"。
- 如何回收：①根据回收的盘块号计算出对应的字号、位号；②将相应二进制位设为"0"
成组链接法：
空闲表法、空闲链表法不适用于大型文件系统，因为空闲表或空闲链表可能过大。UNIX系统中采用了成组链接法对磁盘空闲块进行管理。
文件卷的目录区中专门用一个磁盘块作为"超级块"，当系统启动时需要将超级块读入内存。并且要保证内存与外存中的"超级块"数据一致
如何分配？
Eg ：需要1个空闲块
①检查第一个分组的块数是否足够。1<100，因此是足够的。
②分配第一个分组中的1个空闲块，并修改相应数据
总结：
6.文件的基本操作
7.文件共享
注意：多个用户共享同一个文件，意味着系统中只有"一份"文件数据。并且只要某个用户修改了该文件的数据，其他用户也可以看到文件数据的变化。
如果是多个用户都"复制"了同一个文件，那么系统中会有"好几份"文件数据。其中一个用户修改了自己的那份文件数据，对其他用户的文件数据并没有影响。
硬链接：
软链接：
总结：
8.文件保护
口令保护：
加密保护：
访问控制：
总结：
二、文件系统
1.文件系统结构
2.文件系统布局
逻辑格式化
在外存中
在内存中
用open系统打开文件的过程
3.虚拟文件系统
普通的文件系统
虚拟文件系统
特点：
- ①向上层用户进程提供统一标准的系统调用接口，屏蔽底层具体文件系统的实现差异
- ②VFS要求下层的文件系统必须实现某些规定的函数功能，如：open/read/write。一个新的文件系统想要在某操作系统上被使用，就必须满足该操作系统VFS的要求
- ③每打开一个文件，VFS就在主存中新建一个 vnode，用统一的 数据结构表示文件，无论该文件存储在哪个文件系统。
- 注意：vnode 只存在于主存中，而 inode（索引结点） 既会被调入主存，也会在外存中存储
存在的问题：
实现函数的过程：
文件系统挂载
主要参考：王道考研课程
后续会持续更新考研408部分的学习笔记，欢迎关注。
github仓库（含所有相关源码）：408数据结构笔记