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文件系统和目录管理要点课件

CATALOGUE

目录

文件系统概述

文件组织结构

目录管理要点

文件管理要点

文件系统性能优化

典型文件系统实例分析

实验：文件系统实现及操作体验

总结与展望

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文件系统概述

功能

目录管理：支持文件的组织和检索，方便用户查找和管理文件。

空间管理：有效利用存储空间，提高文件系统的性能和效率。

定义：文件系统是操作系统中负责管理和存储文件信息的软件组件。

文件存储：提供文件的创建、读取、修改和删除等操作。

权限控制：保护文件的安全性，防止未经授权的访问和修改。

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第一代文件系统（1950s-1…

以文件为单位进行存储，采用顺序访问方式，主要支持批处理作业。

引入目录结构，支持文件的创建、修改和删除操作，提高了文件系统的可用性。

采用树形目录结构，支持文件权限管理和安全性控制，增强了文件系统的可扩展性。

引入分布式、网络化和云存储等技术，实现了文件系统的高可用性、高性能和跨平台共享。

第二代文件系统（1970s）

第三代文件系统（1980s-1…

第四代文件系统（2000s至今）

以磁盘为存储介质，具有高速、大容量和随机访问等特点，适用于个人计算机和服务器等场景。

磁盘文件系统

FAT32

NTFS

Windows系统常用的文件系统，支持最大32GB的磁盘分区。

WindowsNT系列操作系统默认的文件系统，具有高性能、高安全性和易恢复等特点。

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01

Linux系统常用的文件系统，支持大容量磁盘和高并发访问等特性。

ext4

通过网络实现文件共享和访问，适用于企业、学校等组织内部或多个组织之间的协作。

网络文件系统

Unix/Linux系统常用的网络文件系统，支持跨平台共享和访问控制列表（ACL）等特性。

NFS

Windows系统常用的网络文件系统，支持文件共享、打印服务和身份验证等功能。

SMB/CIFS

分布式文件系统，适用于大规模网络环境，具有高性能、高可用性和易扩展等特点。

AFS

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文件组织结构

树形目录结构

以根目录为起点，通过各级子目录组织和管理文件，形成树形结构。这种结构层次分明，易于理解和操作。

路径

在树形目录结构中，从根目录到某个文件的通路称为路径。路径有绝对路径和相对路径之分，绝对路径是从根目录开始的完整路径，而相对路径是从当前目录开始的路径。

连续存储

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文件在存储设备上的物理块是连续的，这种存储方式读写速度快，但容易造成存储空间浪费，不利于文件动态增长和删除。

链式存储

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文件在存储设备上的物理块是离散的，每个物理块中都有一个指针指向下一个物理块。这种存储方式可以动态分配存储空间，但读写速度较慢，且容易产生碎片。

索引存储

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为每个文件建立一个索引表，索引表中记录了文件在存储设备上的物理位置。这种存储方式可以快速定位文件，支持文件动态增长和删除，但需要额外的存储空间来存放索引表。

索引节点是文件系统中用于描述文件属性和位置的数据结构。每个文件都有一个唯一的索引节点号，通过索引节点号可以访问文件的属性和内容。

含义

索引节点中包含了文件的元数据信息，如文件名、文件类型、文件大小、创建时间、修改时间等。此外，索引节点还包含了文件在存储设备上的物理位置信息，如起始物理块号和物理块数量等。通过索引节点，文件系统可以快速定位和管理文件。

内容

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目录管理要点

使用mkdir命令创建新目录，可指定目录名称和路径。

使用rmdir命令删除空目录，若目录非空则可使用rm命令强制删除。

删除目录

创建目录

使用ls命令列出目录下的文件和子目录，可递归遍历整个目录树。

遍历目录

使用find命令在目录树中查找符合条件的文件和目录，可根据名称、类型、大小等属性进行筛选。

查询目录

使用ls-l命令查看文件和目录的权限信息，包括所有者、所属组和其他用户的读写执行权限。

查看权限

使用chmod命令修改文件和目录的权限，可设置读、写、执行权限及特殊权限。

设置权限

使用chown命令修改文件和目录的所有者及所属组，需具备root权限。

修改所有者

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文件管理要点

在文件系统中创建新文件，需要指定文件路径和文件名，并分配存储空间。创建文件时要考虑文件的类型和格式，以及文件的访问权限。

文件创建

在使用文件之前，必须先打开文件。打开文件时要指定文件路径和文件名，并检查文件的访问权限。如果文件不存在或无法访问，系统将提示错误信息。

文件打开

在使用完文件后，必须关闭文件以释放系统资源。关闭文件时要确保所有的文件操作已经完成，否则可能会导致数据丢失或文件损坏。

文件关闭

文件读取

从文件中读取数据，可以使用不同的读取方法，如顺序读取、随机读取等。读取文件时要确保文件的打开状态，并指定读取的起始位置和长度。

文件写入

将数据写