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# 文件管理

# 1. 概述

文件的逻辑结构 文件的逻辑结构

有结构文件：

  • [ ] 文件内容由定长记录和可变长记录组成
  • [ ] 定长记录存储文件格式、文件描述等结构化数据项
  • [ ] 可变长记录存储文件具体内容

无结构文件：

  • [ ] 也称为流式文件
  • [ ] 文件内容长度以字节为单位
  • [ ] 比如exe文件、 dll文件、so文件

顺序文件：

  • [ ] 按照顺序存放在存储介质中文件
  • [ ] 磁带的存储特性使得磁带文件只能存储顺序文件（只能顺序读取）
  • [ ] 顺序文件是所有逻辑文件中存储效率最高的

问题：增删查

索引文件：

  • [ ] 可变长文件不适合使用顺序文件存储
  • [ ] 索引文件是为了解决可变长文件存储而发明的
  • [ ] 需要配合索引表完成存储

辅存的存储空间分配方式：

  1. 连续分配
  2. 链接分配
  3. 索引分配

连续分配

  • [ ] 读取快，容易
  • [ ] 要求满足容量的连续存储空间

链接分配，

  • [ ] 文件存储在离散的盘块中，
  • [ ] 需要额外的存储空间存储文件的盘块链接顺序
  • [ ] 分为隐式链接和显式链接

隐式链接，

  • [ ] 下一个链接存储在当前盘块内
  • [ ] 适合顺序访问，随机访问效率很低，因为不论访问哪一个都需要从第一个开始
  • [ ] 可靠性差，任何一个链接出问题都会导致所有文件访问出错

显式连接：

  • [ ] FAT表（物理块和下一盘块），File Allocation Table
  • [ ] 不支持高效的直接存储（FAT记录项多）
  • [ ] 检索时FAT表占用文件的逻辑结构间（需要将整个FAT加载到内存）

索引分配：

  • [ ] 把文件的所有盘块集中存储（索引）
  • [ ] 读取某个文件时，将文件索引读取进内存即可
  • [ ] 每个文件都拥有一个索引块，记录所有盘块信息
  • [ ] 支持直接访问盘块
  • [ ] 文件较大时有优势

类比：

  1. 笔记本上的笔记是连续分配
  2. 解密游戏是链接分配
  3. 字典是索引分配

辅存存储空间管理：

  1. 空闲表
  2. 空闲链表
  3. 位示图

空闲表：

空闲表

空闲表与空闲链表：

  • [ ] 空闲盘区的分配与内存分配类似
  • [ ] 首次适应算法、循环适应算法等
  • [ ] 回收过程也与内存回收类似

位示图（0没被使用，1已经被使用）：

位示图

位示图：

  • [ ] 维护成本很低
  • [ ] 可以非常容易找到空闲盘块
  • [ ] 使用0/1比特位，占用空间很小

# 1.1. 目录管理

目录树 目录管理

任何文件或目录都只有唯一路径

# Linux 的文件系统

  1. FAT
  2. NTFS
  3. EXT

FAT(File Allocation Table)

  • [ ] FAT16、FAT32等，微软Doc/Windows使用的文件系统
  • [ ] 使用一张表保存盘块的信息

NTFS(New Technology File System)

  • [ ] WindowsNT环境的文件系统（win7/win8/win10 都可以使用）
  • [ ] 对FAT进行了改进

EXT2/3/4

  • [ ] EXT(Extended file system)扩展文件系统
  • [ ] Linux的文件系统（不能被window识别）
  • [ ] EXT2/3/4数字表示第几代

格式化U盘一般格式为NTFS，能被windows和linux同时识别。

# EXT文件系统

分为：

  • Boot Sector：启动扇区，安装开机管理程序
  • Block Group：块组，存储数据的实际位置

Block Group细分：

Inode Table

  • [ ] 存放文件Inode
  • [ ] 每一个文件（目录）都有一个Inode（索引节点）

Inode保存信息包括：

  • [ ] 索引节点编号
  • [ ] 文件类型
  • [ ] 文件权限
  • [ ] 文件物理地址（Data block位置）
  • [ ] 文件长度
  • [ ] 文件连接计数
  • [ ] 文件存取时间
  • [ ] 文件状态
  • [ ] 访问计数
  • [ ] 链接指针

文件名不是存放在Inode节点上的，而是存放在目录的Inode节点上

  • 原因：列出目录文件的时候无需加载文件的Inode

Inode bitmap：

  • [ ] Inode的位示图
  • [ ] 记录已分配的Inode和未分配的Inode

Data Block：

  • [ ] 存放文件内容
  • [ ] 每个block都有唯一的编号
  • [ ] 文件的block记录在文件的Inode上

Block bitmap：

  • [ ] 功能与Inode bitmap类似
  • [ ] 记录Data block使用情况

Superblock:

  • [ ] 最重要
  • [ ] 记录整个文件系统相关信息的地方
  • [ ] Block和Inode 的使用情况
  • [ ] 时间信息、控制信息等

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