文件目录的相关知识

1、文件控制块2、目录结构3、索引结点（FCB的改进）

文件控制块

1、文件目录就是我们很熟悉的Windows操作系统的“文件夹”。

2、目录本身就是一种有结构文件，由一条条记录组成。每条记录对应一个在该目录下的文件。

3、当我们双击某一个文件后，操作系统会在目录表中找到该文件名对应的目录项（也就是记录），然后从外存中将文件名目录对应的信息读入内存，于是，该文件中的内容就可以显示出来了。

4、目录文件中的一条记录就是一个“文件控制块（FCB）”。FCB的有序集合称为“文件目录”，一个FCB就是一个文件目录项。FCB包含了文件的基本信息（文件名、物理地址、逻辑地址、物理结构等），存取控制信息（是否可读/可写、禁止访问的用户名单等），使用信息（如文件的建立时间、修改时间等）。最重要、最基本的还是文件名、文件存放的物理地址。

5、FCB实现了文件名和文件之间的映射。使用户（用户程序）可以实现“按名存取”。

目录结构

1、单级目录结构：早期操作系统不支持多级目录，整个系统中只建立一张目录表，每个文件占一个目录项。单级目录实现了“按名存取”，但是不允许文件重名。在创建一个文件时，需要先检查目录表中有没有重名文件，确定不重名后才能允许建立文件，并将新文件对应的目录项插入目录表中。显然，单级目录结构不适用于多用户操作系统。

2、两级目录结构：早期的多用户操作系统，采用两级目录结构。分为主文件目录和用户文件目录。主文件目录记录用户名及相应用户文件目录存放位置，用户文件目录蕉浔恨缝由该用户的文件FCB组成。允许不同用户的文件重名。文件名虽然相同，但是对应的其实是不同的文件。两级目录结构允许不同用户的文件重名，也可以在目录上实现访问限制（检查此时登录的用户名是否匹配）。但是两级目录结构依然缺乏灵活性，用户不能对自己的文件进行分类。

3、多级目录结构：又称树形目录结构，该结构不同目录下的文件可以重名，并且该结构引入“当前目录”和“相对路径”后，磁盘I/O的次数减少了。这就提升了访问文件的效率。树形目录结构可以很方便的对文件进行分类，层次结构清晰，也能更有效的进行文件的管理和保护。但是，树形结构不便于实现文件的共享。为此，提出了“无环图目录结构”。

4、无环图目录结构：在树形目录结构的基用疣黄门础上，增加一些指向同一节点的有向边，使整个目录称为一个有向无环图。可以更方便的实现多个用户间的文围泠惶底件共享。可以用不同的文件名指向同一个文件，甚至可以指向同一目录（共享同一目录下的所有内容）。该结构需要为每个共享节点设置一个共享计数器，用于记录此时有多少个地方在共享该节点。用户提出删除节点的请求时，只是删除该用户的FCB、并使共享计数器减1，并不会直接删除节点。只有共享计数器减为0时，才删除节点。

索引结点（FCB的改进）

1、其实在查找各级目录的过程中只需要用到“文件名”这个信息，只有文件名匹配时，才需要读出文件的其他信息。因此可以考虑让目录表“瘦身”来提高效率。

2、引入索引结点，存放除了文件名之外的文件描述信息。这样，原来的FCB由文件名和指向索引结点的指针组成。

3、效率分析：假设一个掂迎豢畦FCB是64B，磁盘块的大小为1KB，则每个磁盘块中只能存放16个FCCB。若一个文件目录中共有640个目录项，则共需要占用桃轾庾殇40个盘块。因此按照某文件名检索该目录，平均需要检查320个目录阿星，平均需要启动磁盘20次（每次磁盘I/O读入一块）。若使用索引结点机制，文件名占14B，索引结点占2B，则每个盘块可存放64个目录项，那么按文件名检索平均只需要读入320/64=5个磁盘块。显然，这将大大提升文件检索速度。

4、当找到文件名对应的目录项时，才需要将索引结点调入内存，索引结点记录了文件的各种信息，包括文件在外存中的存放位置，根据“存放位置”即可找到文件。存放在外存中的索引结点称为“磁盘索引结点”，当索引结点放入内存后称为“内存索引结点”。相比之下内存中索引结点中需要增加一些信息，比如：文件是否被修改过，此时有几个进程正在访问该文件等。