4.3 目录与文件共享

目录的基本概念与操作；单级、两级、树形、无环图目录结构，绝对路径、相对路径与当前目录；目录的实现（线性列表、哈希表）与按路径查找的读盘次数；硬链接与软链接两种文件共享方式。

目录的基本概念

FCB 的有序集合称为文件目录，一个 FCB 就是一个目录项。目录本身也以文件的形式存放在外存上，称为目录文件。目录管理的基本要求是：

• 实现按名存取：用户只需提供文件名，就能找到文件；
• 提高对目录的检索速度；
• 允许文件同名：不同用户、不同目录下可以使用相同的文件名；
• 允许文件共享：多个用户共享同一个文件，外存中只保留一份副本。

目录的基本操作有：搜索（按文件名找到目录项）、创建文件（增加一个目录项）、删除文件（删除目录项）、创建目录、删除目录、列出目录（显示目录中的所有文件及其属性）、移动目录和修改目录（文件属性改变时修改目录项）。

目录结构

在树形目录中，从根目录出发到文件的路径称为绝对路径，如 /usr/ast/mbox。为了避免每次都从根目录开始逐级查找，进程可以设置一个当前目录（工作目录），从当前目录出发的路径称为相对路径，如当前目录为 /usr/ast 时，mbox 就表示 /usr/ast/mbox。

目录的实现

• 线性列表：目录项按顺序存放，每项包括文件名和指向数据块（或 FCB、索引结点）的指针。实现简单，但查找文件要线性搜索，比较费时；创建文件时还要先搜索目录以确定没有同名文件。
• 哈希表：根据文件名计算哈希值，得到指向线性列表中目录项的指针，可以大大缩短目录的查找时间；但需要处理冲突，且哈希表的大小通常是固定的。

查找目录时需要把目录文件读入内存，因此目录项越小，每个盘块能存放的目录项越多，查找时读盘次数越少——这也是 UNIX 把 FCB 拆成「文件名 + 索引结点号」的目录项和索引结点的原因。

文件共享

文件共享使多个用户（进程）可以共享同一个文件，系统中只需保留该文件的一份副本。现代常用的两种共享方式是硬链接和软链接。

硬链接：基于索引结点的共享

文件的物理地址等属性不放在目录项中，而是放在索引结点中；目录项中只有文件名和指向索引结点的指针。多个目录项可以指向同一个索引结点，实现共享。

索引结点中有一个链接计数 count，表示指向它的目录项个数。建立硬链接时 count 加 1；删除文件时只删除对应的目录项并把 count 减 1，只有 count 减到 0 时才真正删除文件（回收索引结点和数据块）。

软链接：利用符号链实现共享

建立一个 LINK 类型的新文件，它有自己的索引结点，文件的内容是被链接文件的路径名。访问软链接时，操作系统读出这个路径名，再按路径查找到真正的文件。

• 只有文件主拥有指向原文件索引结点的指针，其他用户只有路径名；原文件被删除后，软链接就失效了（悬空链接），再访问时找不到文件；
• 每次访问都要根据路径逐级查找目录，读盘次数较多；
• 软链接有自己的索引结点和数据，要占用一定的空间；但它可以链接到其他文件系统、甚至网络上其他计算机中的文件。

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