[轉載]作業系統的檔案管理功能

檔案是一個在邏輯上具有完整意義的一組相關資訊的有序集合，電腦系統中的資訊，如系統程式、標準子程式、應用程式和各種類型的資料，通常都以檔案的形式儲存在外存中。
    作業系統中與管理檔案有關的軟體和資料稱為檔案系統。檔案系統作為一個統一的資訊管理機制，應具有下述功能：
   （1） 統一管理檔案儲存體空間（即外存），實施儲存空間的分配與回收。即在使用者建立新檔案時為其分配空閑區，而在使用者刪除或修改某個檔案時，回收和調整儲存區。
   （2） 確定檔案資訊的存放位置及存放形式。
   （3） 實現檔案從名字空間到外存地址空間的映射，實現檔案的按名存取。即檔案有一個使用者可見的邏輯結構，使用者按照檔案邏輯結構所給定的方式進行資訊的存取和加工，並且這種邏輯結構是獨立於實體儲存體裝置的，從而使使用者不必瞭解檔案存放的物理結構和尋找方法等與存取介質有關的部分，只需給定一個代表某一檔案的檔案名稱，檔案系統就會自動地完成對與給定檔案名稱相對應檔案的有關操作。
   （4） 有效實現對檔案的各種控制操作（如建立、撤銷、開啟、關閉檔案等）和存取操作（如讀、寫、修改、複製、轉儲等）。
   （5） 實現檔案資訊的共用，並且提供可靠的檔案保密和保護措施。
    檔案的結構可分為邏輯結構和物理結構兩種。
    檔案的邏輯結構是指檔案的外部組織形式，即從使用者角度看到的檔案組織形式，使用者以這種形式存取、檢索和加工有關資訊。它可分為兩種形式：流式檔案和記錄式檔案。流式檔案是有序字元的集合，構成檔案的基本單位是字元，其長度為該檔案所包含的字元個數，所以又稱為字元流檔案。流式檔案無結構，且管理簡單，使用者可以方便地對其進行操作。系統程式、使用者來源程式等檔案屬於流式檔案。記錄式檔案是一組有序記錄的集合，構成檔案的基本單位是記錄。記錄是一個具有特定意義的資訊單位，它包含一個記錄鍵和其他屬性。記錄式檔案可把記錄按各種不同的方式排列，以便使用者對檔案中的記錄進行修改、追加、尋找和管理。記錄既可以是定長的，也可以是變長的。記錄的長度可以短到一個字元，也可以長到一個檔案，這要由系統設計人員確定。記 
錄式檔案主要用於資訊管理。
    使用者通過對檔案的存取來完成對檔案的各種操作，而檔案的存取方式一般有順序存取、隨機存取兩種。順序存取就是按從前到後的次序依次訪問檔案的各個資訊項。對記錄式檔案，是按記錄的排列順序來存取的，例如，若當前讀取的記錄為Ri，則下一次讀取的記錄被自動地確定為Ri＋1；對流式檔案，順序存取反映當前讀寫指標的變化，在存取完一段資訊後，讀寫指標自動加上或減去該段資訊長度，以便指出下次存取時的位置。隨機存取又稱直接存取，即允許使用者根據記錄鍵存取檔案的任一記錄，或者是根據存取命令把讀寫指標移到指定處讀寫。
    在檔案系統中，為了有效地利用檔案儲存體裝置和便於對檔案資訊進行處理，通常把檔案的儲存空間劃分成若干個大小相等的物理塊,每塊長為512或1024位元組；同時，為了便於管理，也將檔案劃分同樣等長的邏輯塊，並以塊作為分配和內外存之間傳送資訊的基本單位。
    例如，磁碟一般由若干磁碟片組成，每個磁碟片對應兩個讀/寫磁頭，分別對磁碟片的上下兩面進行讀寫。系統在對磁碟初始化時，將盤面上劃分出一些同心圓，作為儲存資訊的介質，稱為磁軌；對每個磁軌又分為若干段，稱為扇區。每個扇區就構成了一個物理塊。整個磁碟上的所有扇區（物理塊）從0開始統一編號。所有磁碟片的相同磁軌稱為柱面。所以，磁碟上每個物理塊的位置可用柱面號（磁軌號）、磁頭號和扇區號表示，這些地址與物理塊號一一對應。
    當要對磁碟中的檔案進行讀寫時，需要確定檔案在磁碟中存放的物理塊號，一旦確定了物理塊號，則資訊在磁碟上的磁軌號、磁頭號和扇區號也就確定了。這樣，訪問磁碟時，首先移動磁頭臂（磁頭臂是沿半徑方向移動的）到相應柱面（磁軌號）上，然後旋轉碟片將指定磁頭定位在指定扇區（扇區號）上，最後控制磁頭（磁頭號）對扇區中的資料進行讀寫。因此，磁碟是一種最典型的直接存取裝置。磁碟裝置允許檔案系統直接存取磁碟上的任意物理塊。為了存取一個特定的物理塊，磁頭將直接移動到所要求的位置上，而不需要像磁帶等順序存取那樣事先存取其他的物理塊。
    檔案的物理結構是指檔案的內部組織形式，亦即檔案在實體儲存體裝置上的存放方法。由於檔案的物理結構決定了檔案資訊在存放裝置上的儲存位置，因此，檔案資訊的邏輯塊號到物理塊號的轉換也是由檔案的物理結構決定的。此外，檔案的存取方式也與檔案的物理結構有關。常見的檔案物理結構有連續結構、鏈結構、索引結構和Hash結構等幾種