第7章文件管理本章內容7.1文件與文件系統

7.2文件的邏輯結構與物理結構7.3文件的存取方式7.4文件目錄7.5文件的共享與安全7.6文件存儲空間的管理7.7文件操作7.8文件的完整性7.9Linux文件管理

本章學習目標理解文件的組織形式和存取方法理解文件目錄管理和存儲空間的管理理解文件的共享方法和安全性理解文件的完整性和操作掌握Linux文件管理的常用命令和系統調用47.1文件與文件系統7.1.1文件的概念

7.1.2文件分類

7.1.3文件系統的概念與功能

57.1.1文件的概念文件是信息的一種組織形式，是存儲在外存上的具有符號名的一組相關信息集合。文件具有一個文件名，用以識別不同的文件。文件系統通過文件說明來完成對文件的管理。因此，文件系統中的文件由文件說明和文件體兩部分組成。67.1.2文件分類按文件性質和用途分類系統文件。有關操作系統及其它系統實用程序組成的文件。庫文件。由標準子程序及某些應用程序組成的文件。用戶文件。由用戶建立、保存的各種文件。77.1.2文件分類按文件的屬性分類

只讀文件。允許文件主及被授權用戶讀文件內容，但不允許改寫文件內容。可讀可寫文件。允許文件主及被授權用戶讀、寫該文件內容，但禁止非法用戶進行讀寫。可執行文件。此類文件是指一些應用程序，只允許核準的用戶調用執行，而不允許用戶進行讀寫。非保護文件。所有用戶都可以使用的文件。

87.1.2文件分類按文件管理的方式分類

普通文件。由表示程序、數據或正文的字符串構成，內部無固定的結構的文件。目錄文件。由文件目錄信息構成的一類文件。對它的處理(讀、寫、執行)在形式上與通文件相同。特別文件。由一切輸入輸出慢速字符設備構成的文件，即視設備為特殊文件。

97.1.2文件分類按信息流向分類

輸入文件。只能讀入的文件。如紙帶輸入、讀卡機、只讀存儲器、只讀光盤中的文件。輸出文件。只能寫的文件。如穿孔機、打印機上的文件。輸入／輸出文件。既可讀，又可寫的文件。如磁盤、磁帶和可讀可寫光盤上的文件。

107.1.2文件分類按信息的邏輯結構分類

流式文件。文件內的信息不再劃分結構，文件就是一串信息，以結束符作為文件的結束標志。記錄文件。文件內的信息可再劃分為多個記錄，用戶以記錄為單位組織使用信息。

117.1.3文件系統的概念與功能文件系統的概念

文件系統是負責存取和管理文件信息的軟件集合，它是由文件目錄、一組文件操作和數據文件組成的。它負責為用戶建立文件，撤銷、讀寫、修改和復制文件，還負責按名對文件進行存取控制。

127.1.3文件系統的概念與功能文件系統的功能

有效地分配文件存儲器空間。提供方便適宜的存取方法。對文件及文件目錄的管理。支持文件共享與保護。提供操作系統與用戶的接口。137.2文件的邏輯結構與物理結構7.2.1文件的邏輯結構

7.2.2文件的物理結構

147.2.1文件的邏輯結構字符流式文件

字符流式文件也稱流式文件，是指把文件信息作為一個整體來管理和使用的文件。它是由字符序列組成的文件，其內部信息不再劃分結構，字符或字節是文件的基本信息單位。

157.2.1文件的邏輯結構記錄式文件

記錄式文件是指文件信息進一步劃分為多個記錄，用戶以記錄為單位來組織和使用信息。記錄式文件是一種有結構文件。167.2.2文件的物理結構連續文件結構

連續文件也稱順序文件，它是指把由連續的邏輯記錄構成的邏輯文件分配到依次連續的物理塊中的物理文件。文件系統為每個文件都建立一個文件控制塊FCB，FCB是文件說明部分，它指出存放該文件信息的文件名、第一個物理地址和文件長度（所占的塊數）以及文件類型。

177.2.2文件的物理結構串連文件結構

串連文件也稱鏈接文件，它是采用鏈接塊方式分配的文件，通過連接字將信息存于若干個不一定連續的物理塊的物理文件。187.2.2文件的物理結構索引文件結構

索引文件也稱隨機文件，它是由若干個不一定連續的物理塊組成的，每個塊中不包含連接字，它被集中存放在一個叫做索引表的數據結構中。索引表是由文件系統為每個文件建立的一張表，表中標明了文件的邏輯塊號所對應的物理塊號。

197.2.2文件的物理結構散列文件結構

散列結構是定義一個hash函數，它的自變量是邏輯記錄中的鍵值，函數值是外存地址。

207.3文件的存取方式順序存取：按照文件的邏輯地址依次存取。在提供記錄式文件結構的系統中，順序存取法就是嚴格按物理記錄排列的順序依次存取。隨機存取：在記錄式文件結構系統中，隨機存取法就是用戶按照記錄的編號隨意存取文件中的任何一個物理記錄。按鍵存取：按鍵存取法實質上也是隨機存取法，是根據文件中各記錄內容進行存取的，而不是根據記錄編號或地址位移來存取的。

217.4文件目錄7.4.1文件目錄的概念

7.4.2目錄文件的結構

7.4.3文件的物理結構7.4.4文件和目錄操作227.4.1文件目錄的概念基本信息

文件名。用于標識一個文件的符號名。文件物理位置。用于標識文件在外存上的存儲位置。文件邏輯結構。用于標識文件是流式文件還是記錄式文件。文件的物理結構。用于標識文件是連續文件，還是串連文件，或是索引文件及散列文件。237.4.1文件目錄的概念存取控制信息

存取控制信息類包括文件主、核準用戶和一般用戶的存取權限，用以實現文件的共享及保密。247.4.1文件目錄的概念使用信息

文件建立的日期和時間。文件上一次修改的日期和時間。當前使用的狀態信息。257.4.2目錄文件的結構單級目錄

單級目錄（一級目錄）結構是管理文件目錄的簡便方法，即為文件存儲器中的所有文件建立一張目錄表，表中的每一目錄項對應一個文件目錄，包含相應的文件說明。。267.4.2目錄文件的結構二級目錄

二級目錄結構將存儲在設備上的目錄文件分成兩級：第一級為系統目錄，也稱主目錄。第二級為用戶目錄，用來登記該用戶所有文件的文件目錄，此文件目錄記錄著相應文件的名字、物理地址等。

277.4.2目錄文件的結構多級目錄

在多級目錄中，第一級為系統目錄，是樹型的根結點，所以又稱為根目錄，其它級上的目錄統稱為子目錄，而文件作為樹的葉結點。

287.4.3目錄的實現線性鏈表

制作目錄結構最簡單的方法就是使用線性鏈表將所有文件以及子目錄都鏈接起來，當我們需要某個目錄中所有的文件與子目錄據數據時，就通過讀取這個線性鏈表來完成。雖然這種方法在實現上比較容易，但效果不佳。

297.4.3目錄的實現哈希表

為了更快速的隨機訪問目錄中的文件，我們可以建立一個哈希機制：利用文件名稱作為哈希函數的輸入值，而輸出則是某個數值范圍內的固定值。

307.4.4目錄的實現目錄文件管理命令

目錄文件管理是指建立文件目錄、改變當前目錄、顯示目錄、刪除目錄和設置目錄路徑等操作。

317.4.4目錄的實現文件控制命令

創建文件。刪除文件。打開文件。設置文件的屬性。327.4.4目錄的實現文件存取命令

讀文件。寫文件。337.5文件的共享與安全7.5.1文件共享的實現

7.5.2文件安全的管理

347.5.1文件共享的實現繞道法

在繞道法中，用戶對所有文件的訪問都是相對于當前目錄進行的。當用戶要訪問的共享文件不在當前目錄下，則從當前目錄出發，提供一條可以到達被共享文件的路徑給系統，由于不是通過自己的目錄直接到達，所以稱作繞彎法。

357.5.1文件共享的實現鏈接法

鏈接法是將一個目錄項直接指向共享文件的目錄項。它是在相應的目錄項之間進行連接。

367.5.1文件共享的實現基本文件目錄

該法采用了有利于共享的文件目錄，這種文件目錄中，包括基本文件目錄(BFD)和符號文件目錄(SFD)。基本文件目錄中記錄了所有文件的惟一ID和它們的物理地址等內容。

377.5.2文件安全的管理系統級安全管理

系統級安全管理是通過拒絕未經核準戶進入系統，來保護系統中各種資源的安全。通常采用的方法是注冊登錄法。387.5.2文件安全的管理用戶級安全管理

用戶級安全管理是通過對用戶分類和限定各類用戶對目錄和文件的訪問權限來保護系統中目錄和文件的安全。通常把用戶分成以下三類：文件主、同組用戶和其他用戶。文件主是指文件的創建者。同組用戶是指與文件主相關的或處理同一類問題的用戶。除上述用戶之外的用戶。397.5.2文件安全的管理目錄級安全管理

目錄級安全管理是通過目錄的操作權限來保護目錄及其文件的安全。通常可設置的目錄權限有：讀(R)。允許進程讀目錄。寫(w)。允許進程請求系統內核建立新目錄項，或刪除已有的目錄項。執行(E)。允許進程檢索目錄。

407.5.2文件安全的管理文件級安全管理

文件級安全管理是通過系統管理員或文件主設置文件的屬性來控制用戶對文件的訪問。文件屬性規定了文件被共享和程序。

417.6文件存儲空間的管理存儲空間的分配單位

文件系統把文件的存儲空間劃分成若干固定大小的物理塊，并以該塊為單位進行空間分配和信息交換。塊的大小直接影響著磁盤空間的利用率和存取時間。

427.6文件存儲空間的管理空閑空間的管理

空閑文件目錄表法。把一個連續未分配的存儲區域叫做一個空閑文件，系統為所有空閑文件單獨建立一個目錄表，稱為空閑文件目錄表。空閑塊鏈表法。空閑鏈表是將所有空閑空間以空閑塊或空閑盤區(每個盤區可包含多個塊)為單位形成一個鏈表。

位示圖法。位示圖也稱盤圖。系統利用一片連續存儲區為文件存儲空間建立一張位示圖，反映整個存儲空間的分配情況。437.7文件操作文件控制塊（FCB）文件操作的主要數據結構是文件控制塊（FCB）。在文件不處于活動期間，FCB的部分信息作為文件目錄項存放在相應物理卷的文件目錄中。當文件在活動期間則存在于內存之中。文件控制塊的內容包括：文件目錄項所包含的全部信息。文件所在的設備的設備號。文件讀寫指針。

447.7文件操作文件操作

文件的創建和撤消文件的創建：用戶將一批信息作為文件保存時，須向系統提出創建文件的請求，并給出創建文件的文件名或路徑名，文件控制等信息。

文件的撤消：當一個文件完成了其使命之后，沒有存在的意義就要撤消它。撤消一個文件須向系統投出撤消文件的請求，并給出撤消文件的路徑名。

457.7文件操作文件操作

文件的打開和關閉

文件的打開：當用戶想使用一個已經存在的文件時，必須向系統提出打開文件的請求，并給出打開文件的路徑名，操作類型（讀或寫）和存取控制信息等。

文件的關閉：當文件不使用時就要請求系統服務，并給出要關閉文件的FCB首址或文件號。

467.7文件操作文件操作

文件的讀寫

文件打開或創立之后就可對文件進行讀寫操作，在一般系統中分兩種方式進行。一種是順序讀寫，一種是隨機讀寫。477.8文件的完整性全量轉儲

把文件存儲器中的全部文件定期（每周一次）復制到磁帶上，即把磁帶視為更可靠的后備庫。增量轉儲每隔一段時間，把上次轉儲以來修改過的文件和新增加的文件轉儲到磁帶上，關鍵性的重要文件也可再次轉儲，這種轉儲的方法克服了全量轉儲的缺點但也存在轉儲到磁帶上的信息不緊湊的缺點。487.9Linux文件管理7.9.1Linux文件管理概念

7.9.2Linux文件管理命令7.9.3Linux文件管理編程

497.9.1Linux文件管理概念根目錄（/）

目錄結構上的最高點被稱為根目錄。它使用了與超級用戶相同的名稱。單個字符斜杠（“／”）表示根目錄。工作目錄與用戶主目錄

用戶在登錄到Linux系統中之后，每時每刻都“處在”某個目錄之中，此目錄被稱作工作目錄或當前目錄（WorkingDirectory）。

每個用戶都有自己的主目錄，不同用戶的主目錄一般互不相同。用戶剛登錄到系統中時，其工作目錄便是該用戶主目錄，通常與用戶的登錄名相同。507.9.1Linux文件管理概念Linux文件系統目錄說明

/etc目錄。該目錄用來存放系統管理所需要的配置文件和子目錄。usr目錄。/usr是最龐大的目錄，因為所有的系統應用程序幾乎都存放在這個目錄下。

var目錄。／var目錄包括系統運行時要改變的數據，而/usr下存放的通常是固定的部分。/dev目錄。/dev目錄包括所有設備的設備文件。/proc目錄下的文件。/proc文件系統是一個虛擬的文件系統，它并不存在于某個磁盤上，而是由核心在內存中產生。517.9.1Linux文件管理概念Linux文件系統目錄說明

bjn和/sbin目錄。bjn是binary的縮寫，在/bin目錄下存放著使用者最經常使用的命令和系統程序。sbin中的s是SuperUser的意思．也就是說/sbin下存放的是系統管理員使用的系統管理和維護的程序和命令。/boot。該目錄下存放的是啟動Linux時使用的一些核心文件，包括一些鏈接文件以及鏡像文件。/home。該目錄用來存放系統的每一個用戶的工作目錄。/lib該目錄下存放的是共享程序庫映像文件，這些映像文件中包含許多程序共享代碼。527.9.1Linux文件管理概念Linux文件系統目錄說明

lost+found該目錄一般情況下是空的，當系統非法關機后，這里就存放了一些文件。/mnt是mount的縮寫。在Linux系統中，除了Linux的文件系統外，其他文件系統在加載到系統上時，應該被安裝在該目錄下，以免打亂原來的文字系統層次結構；/mnt目錄下通常有一些子目錄，這些子目錄就是一些設備的加載點。root該目錄是超級用戶root默認的主目錄。/tmp臨時文件目錄，主要用來存放臨時文件。537.9.2Linux文件管理命令改變文件的所屬組

命令名稱：chgrp--changegroupownership命令格式：chgrp[OPTION]...GROUPFILE...chgrp[OPTION]...--reference=RFILEFILE...功能說明：需要說明的是該命令只有root用戶才可使用。在UNIX系統家族里，文件或目錄權限的掌控以擁有者及所屬群組來管理。您可以使用chgrp指令去變更文件與目錄的所屬群組，設置方式采用群組名稱或群組識別碼皆可。547.9.2Linux文件管理命令設置訪問權限

命令名稱：chmod--changefilemodebits命令格式：chmod[OPTION]...MODE[,MODE]...FILE...chmod[OPTION]...OCTAL-MODEFILE...chmod[OPTION]...--reference=RFILEFILE...功能說明：Linux/Unix的文件調用權限分為三級:文件擁有者、群組、其他。利用chmod

可以藉以控制文件如何被他人所調用。

557.9.2Linux文件管理命令存取控制命令

命令名稱：chown--changeowner命令格式：chmon[-cfhvR][--help][--version]user[:group]file...功能說明：該命令只有該文件或目錄的擁有者和root用戶才可以使用。用來改變文件的擁有者。567.9.2Linux文件管理命令查找文件

命令名稱：find-searchforfilesinadirectoryhierarchys命令格式：find[-H][-L][-P][path...][expression]功能說明：將文件系統內符合expression的文件列出來。你可以指要文件的名稱、類別、時間、大小、權限等不同資訊的組合，只有完全相符的才會被列出來。577.9.3Linux文件管理編程文件的創建—creat函數

create函數用來創建一個新的文件。頭文件：#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>函數原型：int

creat(constchar*pathname,mode_tmode);功能：創建一個新文件。返回值：如果文件創建成功，返回一個文件描述符。失敗是返回-1。

587.9.3Linux文件管理編程文件的打開—open函數

open函數用來打開一個文件。頭文件：#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>