檔案管理
把所管理的程式和資料組織成一系列的檔案，並能進行合理的儲存、使用等操作。
基本概念
資料項：描述物件某種屬性的字符集；是資料組織中可以命名的最小邏輯資料單位。
記錄：一組相關資料項集合，描述物件某方面的屬性；
關鍵字：乙個記錄中的乙個或幾個資料項的集合，用於唯一的標識乙個記錄。
檔案：由建立者定義的、具有檔名的一組相關元素的集合。
有結構：由相關記錄組成
無結構：字元流的形式
屬性：型別、長度、物理位置、建立時間
檔案型別
不同的系統對檔案的管理方式不同
大多用副檔名標誌檔案型別，按如下幾種方式分類檔案
按用途：系統、使用者、庫檔案
按資料形式：原始檔、目標檔案、可執行檔案
按訪問控制屬性：只執行、唯讀、讀寫
按組織和處理方式：普通檔案、目錄檔案、特殊（裝置）檔案
系統管理檔案模型
檔案操作
建立/刪除檔案：分空間，形成fcb及目錄（名，位址）
讀、寫：按名檢索目錄，找到檔案位址，開始讀、寫
設定檔案讀寫位置，實現隨機訪問（尤其適用於記錄檔案）
「開啟」與「關閉」
改名、改所屬使用者、改訪問許可權等屬性的操作。
檔案的邏輯結構
檔案邏輯結構的型別
有結構檔案（記錄式）
①定長記錄
②變長記錄
如何組織記錄：
順序檔案。系統需按該型別記錄「長度」，通常定長。
索引檔案。系統需為檔案建立索引表。
索引順序檔案。建索引表，記錄每組記錄的第乙個記錄位置。
無結構檔案（字元流式）
位元組為單位，利用讀寫指標依次訪問。
系統對該類檔案不需格式處理。
順序檔案
順序結構記錄按關鍵字排序，可按關鍵字檢索
定長：結合折半查詢演算法等提高檢索速度
變長：從第1個記錄開始順序掃瞄，直到掃瞄到要檢索的關鍵字標識的記錄（例如：資料庫、檔案系統的基於檔名排序的目錄檢索）
順序檔案的優缺點：
不方便隨機訪問某條記錄，但適用批量訪問的場合。
適合磁帶等特殊介質。
單記錄的查詢、修改等互動性差；增減不方便（改進辦法：把增刪改的記錄登記在乙個事務檔案中，在某段時間間隔後再與原檔案合併更新）。
索引檔案折半檢索過程舉例
給出使用者關鍵字
檢索索引表(設有n條記錄,設乙個索引表項佔x位元組)，則索引表的x*n/2位元組處記錄著n/2號記錄的位址
根據第2步的位址，讀一條記錄，若記錄中關鍵字不匹配，再判斷找第n/4還是第n/2+n/4條記錄
乙個索引檔案可以有多個索引表
為方便使用者根據不同記錄屬性檢索記錄，為順序檔案建立多個索引表，每種能成為檢索條件的域都配備一張索引表。
索引檔案的優缺點
適用於變長記錄，可提高檢索速度，實現直接訪問
索引表增加了儲存開銷
索引順序檔案
既要方便，又要降低開銷
本方式是最常見的一種邏輯檔案形式。
將順序檔案的所有記錄分組
還是建立索引表，但每個表項記錄的是每組第1條記錄的鍵值和位址。
組內記錄仍按順序方式檢索和使用。
檢索一條記錄的過程：
先計算記錄是在第幾組，然後再檢索索引確定組在**後，在組內順序查詢。
可利用多級索引，進一步提高檢索效率。
直接檔案
給定鍵值（如學號）不需順序檢索直接得到記錄的實體地址
外存分配方式
目標：有效利用外存空間，提高檔案訪問速度
常用三種方式：
連續分配
鏈結分配（不連續）
索引分配
通常乙個系統中僅採用一種方式
採用的磁碟分配方式決定了檔案的「物理結構」
順序結構；鏈結式結構；索引式結構。
索引分配
系統執行時只涉及部分檔案，fat表無需全部調入記憶體
每個檔案單獨建索引表（物理盤塊索引），記錄所有分配給它的盤塊號；
建立檔案時，便分配一定的外存空間用於存放檔案盤塊索引表資訊
方式：1、單級索引分配
索引形式適合大檔案
中、小型檔案，只需若干鏈結即可。若用索引分配方式，用乙個盤塊存放少量索引資訊反而不適用
2、多級索引
3、混合組織索引
儲存空間的管理
為實現儲存空間分配，系統需要：
記住空閒儲存空間使用情況；為空間設定相應的資料結構；
提供對儲存空間分配、**的操作手段。
典型的管理方法：
1）空閒表和空閒鍊錶法
2）位示圖法
3）成組鏈結法
目錄管理
對檔案實施有效的管理，必須對它們加以妥善組織，主要是兩大操作：
基本資訊記錄(fcb,目錄項)
方便檢索、管理（目錄操作）
目錄管理的要求如下：
實現「按名訪問」；（最基本功能）
提高對目錄的檢索速度；
檔案共享；
允許檔案重名。
fcb內容
在檔案控制塊中，通常含有以下三類資訊。
基本資訊類
包括檔名，檔案物理位置，檔案邏輯結構，檔案的物理結構。
訪問控制資訊類
包括檔案主的訪問許可權，核准使用者的訪問許可權和一般使用者的訪問許可權。
使用資訊類
建立日期和時間、檔案上次修改的日期和時間
當前使用資訊：開啟該檔案的程序數、是否被程序鎖住、是否已修改等。
索引結點
索引結點由外存到記憶體的過程中有不同的形式：
磁碟索引結點
存放在磁碟上的索引結點。主要包括以下內容：檔案主識別符號、檔案型別、檔案訪問許可權、檔案實體地址、檔案長度、檔案連線計數、檔案訪問時間。
記憶體索引結點
檔案被開啟後，將磁碟索引結點拷貝到記憶體索引結點中以便使用。比磁碟索引結點增加了以下內容：索引結點編號、狀態、訪問計數、檔案所屬檔案系統的邏輯裝置號、鏈結指標。
目錄結構
常用的目錄結構形式有
單級目錄
兩級目錄
多級目錄
目錄結構
主目錄稱為根目錄，資料檔案為樹葉，其它目錄為結點。多級目錄縮小檢索範圍提高檢索速度和檔案系統的效能。
路徑名從根目錄到任何資料檔案都只有一條唯一通路。目錄檔名和資料檔名依次用「/」連線起來，即構成資料檔案的路徑名。
當前目錄
為每個程序設定乙個「當前目錄」，又稱「工作目錄」。
從當前目錄開始，逐級經過中間的目錄檔案，最後達到要訪問的資料檔案。這一路徑上的目錄和資料檔名用「/」連線成路徑名，稱為相對路徑名。
從根開始的路徑名稱為絕對路徑名
目錄查詢技術
使用者要訪問乙個已存檔案
目錄資料調入記憶體；
按名檢索：系統利用提供的檔名對目錄(根據目錄層次，需要做的檢索次數也不同)進行查詢
找該檔案控制塊
讀fcb或對應索引結點；
從檔案實體地址換算出檔案在磁碟上的物理位置；
最後通過磁碟驅動程式，將所需檔案讀入記憶體。
目錄查詢方式：線性檢索法和hash方法。
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