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🚀前言

文件管理是操作系统中的一个关键组成部分，它负责文件的存储、检索、组织和保护。文件管理系统提供了用户和程序员与文件系统交互的界面和工具，确保数据的持久存储和高效访问。下面详细介绍文件管理的几个主要方面：

🔎1.文件和目录结构

文件是操作系统用于数据存储的基本单位。文件可以包含文本、图像、程序或其他类型的数据。大多数文件系统将文件组织在目录（或称文件夹）中，目录可以嵌套其他目录，形成一个层次化的结构。这种结构帮助用户和程序有效地组织和定位文件。

🔎2.文件属性

文件属性提供了有关文件的详细信息，包括：

• 文件名：用户和系统用来识别文件的标识符。
• 大小：文件占用的存储空间量。
• 创建和修改日期：文件创建和最后修改的时间戳。
• 权限：定义哪些用户和组可以读取、写入或执行文件。
• 类型：文件的类型，如文本文件、二进制文件或可执行文件。

🔎3.文件操作

操作系统提供了一系列基本操作，以支持文件的日常使用，包括：

• 创建和删除：新建文件或删除现有文件。
• 打开和关闭：打开文件进行读写，完成后关闭以释放资源。
• 读取和写入：从文件中读取数据或向文件写入数据。
• 重命名：更改文件的名称。
• 移动和复制：在文件系统中移动或复制文件到其他位置。

🔎4.文件访问方法

文件系统支持多种文件访问方法，允许用户以不同方式读取和写入文件：

• 顺序访问：从文件开始到结束的顺序访问。
• 随机访问：可以直接访问文件中的任何位置。
• 索引访问：通过维护索引信息，快速定位文件中的记录。

🔎5.文件系统的类型

不同的操作系统和应用场景下，可能会使用不同类型的文件系统，例如：

• 本地文件系统：如 NTFS (Windows)、EXT4 (Linux)、APFS (macOS)。
• 网络文件系统：如 NFS (Network File System)，允许通过网络访问远程文件。
• 分布式文件系统：如 Google的 GFS (Google File System)，提供高可靠性和可扩展性。

🔎6.文件保护

文件系统必须保证文件的安全性和完整性。这通常通过控制访问权限（如读、写和执行权限）、加密文件内容以及实现用户身份验证来实现。

🔎7.文件备份和恢复

为了防止数据丢失，重要文件需要定期备份。操作系统或专门的备份软件可以帮助自动化这一过程。在数据丢失或损坏的情况下，可以从备份中恢复文件。

总结来说，文件管理是操作系统中非常重要的一个部分，它不仅涉及文件的存储和访问，还包括数据的保护、备份和恢复等关键功能。通过这些机制，文件系统确保数据的安全、高效和可靠性。

🚀一、文件管理

🔎1.文件结构

🦋1.1 概念

计算机系统中采用的索引文件结构如下图所示：

系统中有13个索引节点，0-9为直接索引，即每个索引节点存放的是内容，假设每个物理盘大小为4KB，共可存4KB*10=40KB数据；

10号索引节点为一级间接索引节点，大小为4KB，存放的并非直接数据，而是链接到直接物理盘块的地址，假设每个地址占4B，则共有1024个地址，对应1024个物理盘，可存1024*4KB=4098KB数据。

二级索引节点类似，直接盘存放一级地址，一级地址再存放物理盘快地址，而后链接到存放数据的物理盘块，容量又扩大了一个数量级，为102410244KB数据。

🦋1.2 练习

例：设文件索引节点中有8个地址项，每个地址项大小为4字节，其中5个地址项为直接地址索引，2个地址项是一级间接地址索引，1个地址项是二级间接地址索引，磁盘索引块和磁盘数据块大小均为1KB，若要访问文件的逻辑块号分别为5和518，则系统应分别采用_27__，而且可表示的单个文件最大长度是_28____KB。

A.直接地址索引和一级间接地址索引
B.直接地址索引和二级间接地址索引
C.一级间接地址索引和二级间接地址索引
D.一级间接地址索引和一级间接地址索引
A. 517 B. 1029 C. 16513 D. 66053

解析：

题目描述了一个文件系统的inode结构，包括：

• 8个地址项，每个地址项4字节。
• 5个直接地址项：可以直接指向数据块。
• 2个一级间接地址项：每个地址项指向一个索引块，索引块包含多个数据块的地址。
• 1个二级间接地址项：指向一个索引块，该索引块又包含多个一级间接地址块的地址。

磁盘索引块和数据块大小均为1KB（1024字节）。现在，需要分别访问文件的逻辑块号5和518。

解答过程

第一部分：访问逻辑块号5和518

• 逻辑块号5：因为5 <= 5（直接地址项数），所以逻辑块号5不可以直接通过直接地址索引访问，二级间接地址索引。
• 逻辑块号518：超过了直接地址索引的范围（5个直接地址项，即可以直接访问前5个数据块）。我们需要计算一级间接地址索引能覆盖的范围。
  • 每个一级间接地址索引块可以包含 个数据块地址。
  • 两个一级间接地址项可以覆盖 256* 2 = 512 个数据块，即第6到第517个数据块。
  • 逻辑块号518处于两个一级间接地址索引的覆盖范围之外，因此需要使用二级间接地址索引。

结论：逻辑块号5使用一级间接地址索引；逻辑块号518使用二级间接地址索引。

第二部分：计算单个文件最大长度

• 直接地址索引：5块
• 一级间接地址索引：每个一级间接地址索引覆盖256块，共 ( 256 \times 2 = 512 ) 块
• 二级间接地址索引：一个二级间接地址索引可以覆盖 ( 256 \times 256 = 65536 ) 块
• 总共：( 5 + 512 + 65536 = 66053 ) 块

每块1KB，所以最大文件长度是 66053 KB。

选择答案

根据以上分析：

• 逻辑块号5和518分别采用的是直接地址索引和二级间接地址索引。
• 可表示的单个文件最大长度是 66053 KB。

正确答案：

• 访问方法：C. 一级间接地址索引和二级间接地址索引
• 文件最大长度：D. 66053

🔎2.树形文件

🦋2.1 概念

相对路径：是从当前路径开始的路径。

绝对路径：是从根目录开始的路径。

全文件名：绝对路径+文件名。

注意，绝对路径和相对路径是不加最后的文件名的，只是单纯的路径序列。

树形结构主要是区分相对路径和绝对路径，如下图所示：

🦋2.2 练习

🔎3.空间存储

🦋3.1 概念

空闲区表法：将所有空闲空间整合成一张表，即空闲文件目录。
空闲链表法：将所有空闲空间链接成一个链表，根据需要分配。
成组链接法：既分组，每组内又链接成链表，是上述两种方法的综合。
位示图法：对每个物理空间用一位标识，为1则使用，为0则空闲，形成一张位示图。

🦋3.2 练习

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