OS-08 文件管理
OS-08 文件管理
一、文件系统的基本功能
文件系统是操作系统中管理持久化数据的子系统。它负责将用户的数据以一种有结构的方式组织在磁盘上，并提供高效、安全的访问接口。
文件系统的主要功能包括：
- 提供用户友好的文件操作接口（创建、打开、读写、关闭、删除）
- 管理文件的存储空间（分配和回收磁盘块）
- 实现文件的共享和保护（多用户环境下）
- 保证文件访问的效率和安全性
二、文件目录结构
文件目录是文件系统组织文件的形式。不同的目录结构各有优劣。
单级目录：所有文件都在一个目录中。好比把所有文件都放在桌面上——在小规模时很简洁，但文件一多就混乱不堪。此外，不同用户的文件可能重名，造成冲突。
二级目录：为每个用户建立一个独立的子目录。这样不同用户的文件可以重名，查找效率也有所提升。但用户内部的文件组织仍然是扁平的。
树形目录：最常用的结构。用户可以在自己的目录下创建任意层级的子目录来组织文件。这是现代操作系统通用的方案，Linux和Windows都使用树形目录。树形目录的优势在于：层次清晰、支持按类别组织文件、查找效率高。
三、文件共享
硬链接：多个文件名指向同一个索引节点（inode）。在Linux中，硬链接通过ln命令创建。硬链接的特点是所有链接是"平等"的——删除其中一个，不影响其他，只有当文件的链接数降为0时，文件数据才被真正删除。
软链接（符号链接）：链接文件本身是一个特殊文件，它存储的是目标文件的路径名。访问链接文件时，操作系统自动重定向到目标路径。软链接类似于Windows的快捷方式。它的特点是：可以跨文件系统，但目标文件被删除后链接失效。
四、文件保护
口令保护：用户在创建文件时设置口令，访问时需验证口令。缺点是口令容易被泄露。
加密保护：文件数据经过加密后存储，只有持有解密密钥的用户才能读取。即使数据被窃取，没有密钥也无法解密。
访问控制（ACL）：为每个文件维护一个访问控制列表，记录每个用户或用户组对该文件的权限（读、写、执行）。这是最灵活的保护方式，也是Unix/Linux系统采用的方式。
在Linux中，每个文件有三组权限（所有者、同组用户、其他用户），每组权限由读(r)、写(w)、执行(x)三个二进制位组成。例如权限"rwxr-xr--"表示：所有者可读写执行，同组用户可读执行，其他用户只读。