文章目錄

• • • 1 文件的基本操作
    • • 1.1 創建文件
      • 1.2 刪除文件
      • 1.3 打開文件
      • 1.4 關閉文件
      • 1.5 讀文件
      • 1.6 寫文件
      • 1.7 文件基本操作小結
    • 2 文件共享
    • • 2.1 基于索引結點的共享方式（硬鏈接）
      • 2.2 基于符號鏈的共享方式（軟鏈接）
      • 2.3 文件共享小結
    • 3 文件保護
    • • 3.1 口令保護
      • 3.2 加密保護
      • 3.3 訪問控制
      • 3.4 文件保護小結
    • 4 文件系統的層次結構

1 文件的基本操作

1.1 創建文件

創建文件，（點擊新建后，圖形化交互進程在背后調用了“create系統調用”）

進行Create系統調用時，需要提供的幾個主要參數：

所需的外存空間大小（如：一個盤塊，即1KB）

文件存放路徑（“D:/Demo”）

文件名（這個地方默認為“新建文本文檔.txt”）

操作系統在處理Create系統調用時，主要做了兩件事：

在外存中找到文件所需的空間（空閑鏈表法、位示圖、成組鏈接法等管理策略，找到空閑空間）

根據文件存放路徑的信息找到該目錄對應的目錄文件（此處就是D:/Demo目錄），在目錄中創建該文件對應的目錄項。目錄項中包含了文件名、文件在外存中的存放位置等信息。

1.2 刪除文件

刪除文件（點了“刪除”之后，圖形化交互進程通過操作系統提供的“刪除文件”功能，即delete系統調用，將文件數據從外存中刪除）

進行Delete系統調用時，需要提供的幾個主要參數：

文件存放路徑（“D:/Demo”）

文件名（“test.txt”）

操作系統在處理Delete系統調用時，主要做了幾件事：

根據文件存放路徑找到相應的目錄文件，從目錄中找到文件名對應的目錄項。

根據該目錄項記錄的文件在外存的存放位置、文件大小等信息，回收文件占用的磁盤塊。
（回收磁盤塊時，根據空閑表法、空閑鏈表法、位圖法等管理策略的不同，需要做不同的處理）

從目錄表中刪除文件對應的目錄項。

1.3 打開文件

在很多操作系統中，在對文件進行操作之前，要求用戶先使用open系統調用

“打開文件”，需要提供的幾個主要參數：

文件存放路徑（“D:/Demo”）

文件名（“test.txt”）

要對文件的操作類型（如：r只讀；rw讀寫等）

操作系統在處理open系統調用時，主要做了幾件事：

根據文件存放路徑找到相應的目錄文件，從目錄中找到文件名對應的的目錄項，并檢查該用戶是否有指定的操作權限。

將目錄項復制到內存中的“打開文件表”中。并將對應表目的編號返回給用戶。之后用戶使用打開文件表的編號來指明要操作的文件。

打開文件表又可分為系統的打開文件表和進程的打開文件表

進程的打開文件表

讀寫指針：記錄了該進程對文件的讀/寫操作進行到的位置
訪問權限：如果打開文件時聲明的是“只讀”，則該進程不能對文件進行寫操作

系統的打開文件表：
可以方便實現某些文件管理的功能。例如：
在Windows系統中，我們嘗試刪除某個txt文件，如果此時該文件已被某個“記事本”進程打開，則系統會提示我們“暫時無法刪除該文件”。其實系統在背后做的事就是先檢查了系統打開文件表，確認此時是否有進程正在使用該文件。

打開計數器：記錄此時有多少個進程打開了此文件

1.4 關閉文件

進程使用完文件后，要“關閉文件”

操作系統在處理Close系統調用時，主要做了幾件事：

將進程的打開文件表相應表項刪除

回收分配給該文件的內存空間等資源

系統打開文件表的打開計數器count減1，若count=0，則刪除對應表項。

1.5 讀文件

讀文件，將文件數據讀入內存，才能讓CPU處理（雙擊后，“記事本”應用程序通過操作系統提供的“讀文件”功能，即read系統調用，將文件數據從外存讀入內存，并顯示在屏幕上）

進程使用read系統調用完成寫操作。需要指明是哪個文件（在支持“打開文件”操作的系統中，只需要提供文件在打開文件表中的索引號即可），還需要指明要讀入多少數據（如：讀入1KB）、指明讀入的數據要放在內存中的什么位置。

操作系統在處理read系統調用時，會從讀指針指向的外存中，將用戶指定大小的數據讀入用戶指定的內存區域中。

1.6 寫文件

寫文件，將更改過的文件數據寫回外存（我們在“記事本”應用程序中編輯文件內容，點擊“保存”后，
“記事本”應用程序通過操作系統提供的“寫文件”功能，即write系統調用，將文件數據從內存寫回外存）

進程使用write系統調用完成寫操作，需要指明是哪個文件（在支持“打開文件”操作的系統中，只需要提供文件在打開文件表中的索引號即可），還需要指明要寫出多少數據（如：寫出1KB）、寫回外存的數據放在內存中的什么位置操作系統在處理write系統調用時，會從用戶指定的內存區域中，將指定大小的數據寫回寫指針指向的外存。

1.7 文件基本操作小結

2 文件共享

2.1 基于索引結點的共享方式（硬鏈接）

索引結點，是一種文件目錄瘦身策略。由于檢索文件時只需用到文件名，因此可以將除了文件名之外的其他信息放到索引結點中。這樣目錄項就只需要包含文件名、索引結點指針。

索引結點中設置一個鏈接計數變量count，用于表示鏈接到本索引結點上的用戶目錄項數。

若count=2，說明此時有兩個用戶目錄項鏈接到該索引結點上，或者說是有兩個用戶在共享此文件。

若某個用戶決定“刪除”該文件，則只是要把用戶目錄中與該文件對應的目錄項刪除，且索引結點的count值減1。

若count>0，說明還有別的用戶要使用該文件，暫時不能把文件數據刪除，否則會導致指針懸空。

當count=0時系統負責刪除文件。

2.2 基于符號鏈的共享方式（軟鏈接）

當User3訪問“ccc”時，操作系統判斷文件“ccc”屬于Link類型文件，于是會根據其中記錄的路徑層層查找目錄，最終找到User1的目錄表中的“aaa”表項，于是就找到了文件1的索引結點。

IntelliJ IDEA 2018.2.5 x64就是一個Link類型的文件名，可以不同

雙擊打開時，操作系統判斷這個文件是Link類型的“快捷方式”文件，于是會根據其中記錄的“路徑信息”檢索目錄，最終找到“idea4.exe”

2.3 文件共享小結

3 文件保護

3.1 口令保護

為文件設置一個“口令”（如：abc112233），用戶請求訪問該文件時必須提供“口令”。

口令一般存放在文件對應的FCB或索引結點中。用戶訪問文件前需要先輸入“口令”，操作系統會將用戶提供的口令與FCB中存儲的口令進行對比，如果正確，則允許該用戶訪問文件

優點：保存口令的空間開銷不多，驗證口令的時間開銷也很小。
缺點：正確的“口令”存放在系統內部，不夠安全。

3.2 加密保護

使用某個“密碼”對文件進行加密，在訪問文件時需要提供正確的“密碼”才能對文件進行正確的解密。

優點：保密性強，不需要在系統中存儲“密碼”
缺點：編碼/譯碼，或者說加密/解密要花費一定時間。

3.3 訪問控制

在每個文件的FCB（或索引結點）中增加一個訪問控制列表（Access-Control List，ACL），該表中記錄了各個用戶可以對該文件執行哪些操作。

精簡的訪問列表：以“組”為單位，標記各“組”用戶可以對文件執行哪些操作。
如：分為系統管理員、文件主、文件主的伙伴、其他用戶幾個分組。
當某用戶想要訪問文件時，系統會檢查該用戶所屬的分組是否有相應的訪問權限。

3.4 文件保護小結

4 文件系統的層次結構

用一個例子來輔助記憶文件系統的層次結構：

假設某用戶請求刪除文件“D:/臨時文件目錄/學生信息.xIsx”的最后100條記錄。

用戶需要通過操作系統提供的接口發出上述請求——用戶接口

由于用戶提供的是文件的存放路徑，因此需要操作系統一層一層地查找目錄，找到對應的目錄項——文件目錄系統

不同的用戶對文件有不同的操作權限，因此為了保證安全，需要檢查用戶是否有訪問權限——
存取控制模塊（存取控制驗證層）

驗證了用戶的訪問權限之后，需要把用戶提供的“記錄號”轉變為對應的邏輯地址——邏輯文件系統與文件信息緩沖區

知道了目標記錄對應的邏輯地址后，還需要轉換成實際的物理地址——物理文件系統

要刪除這條記錄，必定要對磁盤設備發出請求——設備管理程序模塊

刪除這些記錄后，會有一些盤塊空閑，因此要將這些空閑盤塊回收——輔助分配模塊

總結

以上是生活随笔為你收集整理的16 操作系统第四章 文件管理 文件的基本操作 文件共享 文件保护 文件系统的层次结构的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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