目錄
文件基本概念
1.文件的定義：一組有意義的信息的集合。
2.文件的屬性：文件名、標識符、類型、位置大小、創建時間、修改時間、保護信息.....
文件邏輯結構
3.文件的邏輯結構：無結構文件（二進制流或字符流組成，流式文件）和有結構文件（已佔據相似的記錄組成，記錄式文件）
補充：每條記錄由關鍵字和若干數據項組成，根據長度可分爲定長記錄和不定長記錄兩種。
有結構文件：順序文件、索引文件、索引順序文件
順序文件：鏈式存儲 或 順序存儲（串結構 或 順序結構）
串結構：記錄順序與關鍵字無關； 順序結構：記錄按關鍵字順序排列。
索引文件：建立一張索引表，每個記錄對應一個表項，支持隨機存取
補充：索引表本省計算定長記錄的順序文件，一個索引表項就是一條定長記錄。
文件目錄結構
4.文件目錄結構：單級目錄結構（不允許文件重名）--->兩級目錄結構（不能對文件分類）---->多級（樹形）目錄結構（不方便文件共享）---->有向無環圖目錄結構（設置一個共享計數器）
補充：文件控制塊（FCB）是目錄文件中的一條記錄，一個文件對應一個FCB，一個FCB就是一個目錄項，多個FCB組成文件目錄。FCB包含文件的基本信息（文件名、物理地址、邏輯地址，物理結構等），存取控制信息（是否可讀/可寫、禁止訪問的用戶名單等），使用信息（如文件的建立時間、修改時間等）。
由於多級目錄結構的出現導致絕對路徑（從根目錄出發）和相對路徑（從當前目錄出發），減少磁盤I/0次數。
索引結點：除了文件名之外的所有信息都放到索引結點中，每個文件對應一個索引結點，由於目錄項中只包含文件名和索引結點指針，故而每個目錄項的長度減少，每個磁盤塊可以存放更多目錄項，減少檢索文件時磁盤I/0次數。
文件物理結構
5.文件的物理結構 或 文件分配方式（非空閒磁盤塊的管理）：連續分配，鏈接分配，索引分配
連續分配（FCB記錄起始塊號和文件長度）
優點：支持順序訪問和直接訪問（即隨機訪問），連續分配的文件在順序訪問時速度最快
缺點：不方便文件拓展，存儲空間利用率低，會產生磁盤碎片
鏈接分配--隱式鏈接（FCB記錄起始塊號和結束塊號）
除文件的最後一個盤塊之外，每個盤塊中都存有指向下一個盤塊的指針。文件目錄包括文件第一塊的指針和最後一塊的指針。
優點：很方便文件拓展，不會有碎片問題，外存利用率高
缺點：只支持順序訪問，不支持隨機訪問，查找效率低，指向下一個盤塊的指針也需要耗費少量的存儲空間
鏈接分配--顯式鏈接（FCB記錄起始塊號）
補充：文件分配表（FAT），用於顯式存放鏈接文件各物理塊的指針。一個磁盤只會建立一張FAT，開機時FAT常駐內存。
優點：很方便文件拓展，不會有碎片問題，外存利用率高，並且支持隨機訪問，地址轉換時不需要訪問磁盤
缺點：FAT會佔用一定的存儲空間
索引分配（鏈接方案記錄的是第一個索引塊的塊號，多層/混合索引記錄的是頂級索引塊的塊號）
允許文件離散地分配在各個磁盤塊中，系統會爲每個文件建立一張索引表，索引表中記錄了文件的各個邏輯塊對應的物理塊。
補充：索引表存放的磁盤塊稱爲索引塊， 文件數據存放的磁盤稱爲數據塊。
優點：支持隨機訪問，便於文件拓展
缺點：索引表需要佔用一定的存儲空間
當索引表太大，一個索引塊裝不下，解決策略：鏈接方案、多層索引、混合索引
鏈接方案：將多個索引塊鏈接起來，若索引表很長，需鏈接多個索引塊，想要找到第i號索引塊必須先依次讀入前面的索引塊
多層索引：k層索引結構，在頂級索引表未調入內存時訪問一個數據塊只需要k+1次磁盤操作，但小文件也需要這麼多次
混合索引：頂級索引表中包含直接地址索引（指向數據塊），一級間接索引（指向單層索引表）、兩級間接索引（指向兩層索引表）
文件存儲空間管理
6.文件存儲空間管理（空閒磁盤塊）
存儲空間的劃分：將物理磁盤塊劃分爲一個個文件卷（邏輯卷、邏輯盤）
存儲空間的初始化：將各個文件卷劃分爲目錄區（主要存放FCB和管理信息）和文件區（存放文件數據）
存儲空間管理-----空閒表法
分配連續的存儲空間，採用首次適應、最佳適應、最壞適應算法來決定爲文件分配哪個區間，並且回收時還需注意表項的合併問題。
存儲空間管理-----空閒鏈表法（空閒盤塊鏈和空閒盤區鏈）
補充：連續的幾個空閒盤塊組成一個空閒盤區
回收時直接鏈接在表尾。
存儲空間管理-----位示圖法
位示圖：每個二進制位代表一個盤塊。(行號，列號)----> (字號，位號)對應一個盤塊號。
存儲空間管理-----成組鏈接法
補充：超級塊：文件卷的目錄區中專門用一個磁盤塊作爲“超級塊”，當系統啓動時需要將其讀入內存，包括：下一組空閒盤數+若干個下一組空閒塊號。
分配：超級塊充當鏈頭作用；
回收：將超級塊中的數據複製到新回收的塊中，並修改超級塊的內容，讓新回收的塊成爲第一個分組。
文件的基本操作
7.文件的基本操作：創建、寫、讀、刪除、打開與關閉
創建文件：分配外存空間（存儲空間管理不同策略做不同處理的分配），創建目錄項
刪除文件：回收外存空間（存儲空間管理不同策略做不同處理的回收），刪除目錄項
文件的打開與關閉：操作open根據文件名搜索目錄，並將目錄條目複製到打開文件表，成功後返回一個指向打開文件表中的一個條目的指針，通過該文件指針（而非文件名）進行所有I/O操作，同時使用文件打開計數器以記錄多少進程打開了該文件，每個close操作使得計數器減1，當爲0時進行資源回收釋放。
文件共享和文件保護
8.文件共享
基於索引結點的共享方式---硬鏈接（只有一個文件）
各個用戶的目錄項指向同一個結點，索引結點中需要有鏈接計數count，某用戶刪除文件時，只是刪除該用戶的目錄項並且count--，當count==0時才能真正刪除文件數據和索引結點。
基於符號鏈的共享方式---軟鏈接（創建link文件，另外改成一個文件名）
在一個link型文件中記錄文件存放路徑（windows快捷方式），操作系統根據路徑一層層查找目錄，最終找到共享文件，軟鏈接方式需要查詢多級目錄，因此訪問速度會比硬鏈接慢。
9.文件保護
口令保護
爲文件設置“口令”，開銷小，“口令”一般存放在FCB或索引結點中（系統中）
加密保護
用“密碼”對文件加密，安全性高但加密/解密需要耗費一定時間
訪問控制
利用訪問控制表（ACL）記錄各個用戶（或各組用戶）對文件的訪問權限，實現靈活，包括讀寫各種方式類型的控制