7.1　文件和文件系统

本节概览：先建立「文件和文件系统」的框架，再依次展开下列小节。

1. 数据项、记录和文件
2. 文件名和类型
3. 文件系统的层次结构
4. 文件操作

在文件系统中，数据项是最低级的数据组织形式，可分成以下两种类型。

记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。一个记录应包含哪些数据项取决于需要描述对象的哪个方面。

在诸多记录中，为能唯一标识一个记录，必须在一个记录的各个数据项中确定出一个或几个数据项，把它们的集合称为关键字(Key)。

1. 组合数据项：由若干个基本数据项组成，简称组项
2. 基本数据项：用于描述一个对象某种属性的字符集，是数据组织中可命名的最小逻辑数据单位，又称字段；除数据名外还应有数据类型

文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合，可分为有结构文件和无结构文件两种。

文件的属性包括文件类型、文件长度、文件的物理位置、文件的建立时间。

按存取控制属性分类，根据系统管理员或用户所规定的存取控制属性分类。

1. 只执行文件：只允许被核准的用户调用执行，不允许读和写
2. 只读文件：只允许文件主及被核准的用户读，不允许写
3. 读写文件：允许文件主和被核准的用户读或写

按文件中数据的形式分类，也可把文件分为三类。

1. 源文件：由源程序和数据构成的文件，通常由终端或输入设备输入的源程序和数据形成，由ASCII码或汉字组成
2. 目标文件：源程序经编译程序编译过、但尚未经链接程序链接的目标代码构成的文件，后缀名是.obj
3. 可执行文件：编译后产生的目标代码经链接程序链接后形成的文件，后缀名是.exe

按组织形式和处理方式分类，根据文件的组织形式和系统对其处理方式的不同，可将文件分为三类。

1. 普通文件：由ASCII码或二进制码组成的字符文件
2. 目录文件
3. 特殊文件

按用途分类，根据文件的性质和用途不同，可将文件分为三类。

1. 系统文件：由系统软件构成的文件。大多数系统文件只允许用户调用，不允许读，更不允许修改；有的系统文件不直接对用户开放
2. 用户文件：由用户的源代码、目标文件、可执行文件或数据等构成的文件，由用户委托系统保管
3. 库文件：由标准子例程及常用的例程等构成的文件，允许用户调用但不允许修改

该层是文件管理系统的核心部分。文件系统的功能大多在这一层实现。

1. 对文件存储空间的管理
2. 对文件目录的管理
3. 用于将文件的逻辑地址转换为物理地址的机制
4. 对文件读和写的管理
5. 对文件的共享与保护等功能

为方便用户使用，文件系统以接口形式提供一组对文件和记录操作的方法和手段，通常是下面两种类型的接口。

1. 命令接口：作为用户与文件系统直接交互的接口，用户可通过键盘终端键入命令取得文件系统服务
2. 程序接口：作为用户程序与文件系统的接口，用户程序可通过系统调用取得文件系统服务，如创建文件的系统调用Creat、打开文件的系统调用Open等

文件系统的模型可分为三个层次：最底层是对象及其属性，中间层是对对象进行操纵和管理的软件集合，最高层是文件系统提供给用户的接口。

文件管理系统管理的对象如下：

1. 磁盘（磁带）存储空间

1. 创建文件
2. 删除文件
3. 读文件
4. 写文件
5. 设置文件的读/写位置

OS为用户提供了一系列文件操作的系统调用，其中最常用的一类是有关文件属性的操作，即允许用户直接设置和获得文件属性，如改变已存文件的文件名、改变文件拥有者、改变对文件的访问权，以及查询文件状态（包括文件类型、大小、拥有者及访问权等）。

另一类是有关目录的操作，如创建目录、删除目录、改变当前目录和工作目录等。此外还有用于实现文件共享的系统调用，以及用于对文件系统进行操作的系统调用等。

OS 为用户提供一系列文件操作的系统调用。最常用的是有关文件属性的操作：设置和获得文件属性，如改变文件名、改变拥有者、改变访问权、查询文件状态等。

另一类是目录操作：创建目录、删除目录、改变当前目录等。此外还有实现文件共享和对文件系统进行操作的系统调用。