5万字、97 张图总结操作系统核心知识点 (16)

5万字、97 张图总结操作系统核心知识点

许多操作系统支持两部分的文件名,它们之间用 . 分隔开,比如文件名 prog.c。原点后面的文件称为 文件扩展名(file extension) ,文件扩展名通常表示文件的一些信息。一些常用的文件扩展名以及含义如下图所示

扩展名 含义
bak   备份文件  
c   c 源程序文件  
gif   符合图形交换格式的图像文件  
hlp   帮助文件  
html   WWW 超文本标记语言文档  
jpg   符合 JPEG 编码标准的静态图片  
mp3   符合 MP3 音频编码格式的音乐文件  
mpg   符合 MPEG 编码标准的电影  
o   目标文件(编译器输出格式,尚未链接)  
pdf   pdf 格式的文件  
ps   PostScript 文件  
tex   为 TEX 格式化程序准备的输入文件  
txt   文本文件  
zip   压缩文件  

在 UNIX 系统中,文件扩展名只是一种约定,操作系统并不强制采用。

文件结构

文件的构造有多种方式。下图列出了常用的三种构造方式

5万字、97 张图总结操作系统核心知识点

​ 三种不同的文件。 a) 字节序列 。b) 记录序列。c) 树

上图中的 a 是一种无结构的字节序列,操作系统不关心序列的内容是什么,操作系统能看到的就是字节(bytes)。其文件内容的任何含义只在用户程序中进行解释。UNIX 和 Windows 都采用这种办法。

图 b 表示在文件结构上的第一部改进。在这个模型中,文件是具有固定长度记录的序列,每个记录都有其内部结构。 把文件作为记录序列的核心思想是:读操作返回一个记录,而写操作重写或者追加一个记录。第三种文件结构如上图 c 所示。在这种组织结构中,文件由一颗记录树构成,记录树的长度不一定相同,每个记录树都在记录中的固定位置包含一个key 字段。这棵树按 key 进行排序,从而可以对特定的 key 进行快速查找。

文件类型

很多操作系统支持多种文件类型。例如,UNIX(同样包括 OS X)和 Windows 都具有常规的文件和目录。除此之外,UNIX 还具有字符特殊文件(character special file) 和 块特殊文件(block special file)。常规文件(Regular files) 是包含有用户信息的文件。用户一般使用的文件大都是常规文件,常规文件一般包括 可执行文件、文本文件、图像文件,从常规文件读取数据或将数据写入时,内核会根据文件系统的规则执行操作,是写入可能被延迟,记录日志或者接受其他操作。

文件访问

早期的操作系统只有一种访问方式:序列访问(sequential access)。在这些系统中,进程可以按照顺序读取所有的字节或文件中的记录,但是不能跳过并乱序执行它们。顺序访问文件是可以返回到起点的,需要时可以多次读取该文件。当存储介质是磁带而不是磁盘时,顺序访问文件很方便。

在使用磁盘来存储文件时,可以不按照顺序读取文件中的字节或者记录,或者按照关键字而不是位置来访问记录。这种能够以任意次序进行读取的称为随机访问文件(random access file)。许多应用程序都需要这种方式。

随机访问文件对许多应用程序来说都必不可少,例如,数据库系统。如果乘客打电话预定某航班机票,订票程序必须能够直接访问航班记录,而不必先读取其他航班的成千上万条记录。

有两种方法可以指示从何处开始读取文件。第一种方法是直接使用 read 从头开始读取。另一种是用一个特殊的 seek 操作设置当前位置,在 seek 操作后,从这个当前位置顺序地开始读文件。UNIX 和 Windows 使用的是后面一种方式。

文件属性

文件包括文件名和数据。除此之外,所有的操作系统还会保存其他与文件相关的信息,如文件创建的日期和时间、文件大小。我们可以称这些为文件的属性(attributes)。有些人也喜欢把它们称作 元数据(metadata)。文件的属性在不同的系统中差别很大。文件的属性只有两种状态:设置(set) 和 清除(clear)。

文件操作

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