在操作系统的五大功能模块中,处理器管理、存储器管理和设备管理都属于硬件资源的管理。软件资源的管理称为信息管理,即文件管理。

要执行一个程序,需要将这个程序送入内存,要编辑修改一个数据文件(如一个Word文档),需要把这个文件送入内存。暂时不需要执行的程序或不用的文件要存放在硬盘等外存上,以备需要时直接调入内存。操作系统要具备文件管理功能,对存放在外存上的大量文件进行有效的管理,以方便用户操作使用这些文件,并保证文件内容的安全。文件管理应具有文件存储空间管理、目录管理、文件读写管理以及文件安全保护等功能。

(1)文件存储空间的管理

文件存储空间管理的目标是提高文件存储空间的利用率,并提高文件系统的工作速度。

所有的系统文件和用户文件都存放在文件存储器上。文件存储空间管理的任务是为新建文件分配存储空间,在一个文件被删除后应及时释放所占用的空间。建立一个新的文件时,系统要为其分配相应的存储空间;删除一个文件时,系统要及时收回其所占用的空间。为了实现对文件存储空间的管理,系统应设置相应的数据结构,用于记录文件分配存储空间的依据。为了提高存储空间的利用率和空间分配率,对存储空间的分配通常采用非连续分配的方式,并以块为基本分配单位,块的大小通常为512 B～4 KB甚至更大。一个文件的内容可能存放在多段物理存储区域中,系统要有一种良好的机制把它们从逻辑上连接起来。

(2)目录管理

外存上可能存放有成千上万个文件,为了有效管理文件并方便用户查找文件,文件的存储分目录区和数据区。目录区用于存放文件的目录项,每个文件有一个目录项,包含文件名、文件属性、文件大小、建立或修改日期、文件在外存上的开始位置等信息。数据区用于存放文件的实际内容。目录管理的主要任务是为每个文件建立目录项,并对由目录项组成的目录区进行管理,能有效提高文件操作效率。例如,只检索目录区就能知道某个特定的文件是否存在,删除一个文件只在该文件的目录项上做一个标记即可,这也正是一个文件删除后还有可能恢复的原因。

为方便用户在文件存储器中找到所需文件,通常由系统为每一文件建立一个目录项,包括文件名、属性以及存放位置等,由若干目录项又可构成一个目录文件。目录管理的任务是为每一文件建立其目录项,并对目录项加以有效的组织,以方便用户按名存取。(www.daowen.com)

(3)文件读、写管理

文件读、写管理是文件管理的最基本的功能。文件系统根据用户给出的文件名去查找文件目录,从中得到文件在文件存储器上的位置,然后利用文件读、写函数,对文件进行读、写操作。

(4)文件的安全保护

为了防止系统中的文件被非法窃取或破坏,在文件系统中应建立有效的保护机制,以保证文件系统的安全性。

文件系统提供的安全保护机制,一般采取多级安全控制措施,一是系统级控制,没有合法账号和密码的用户不能进入计算机系统,自然也就无法访问系统中的文件;二是用户级控制,对有合法账号和密码的用户分配适当的文件存取权限,使其只能访问有访问权限的文件;三是文件级控制,通过设置文件属性(如只读)、密码保护、文件加密等措施来进一步限制用户对文件的存取。

文件管理功能由操作系统中的文件系统提供。Windows文件系统主要有文件分配表(FAT)和新技术文件系统(NTFS)两种格式。根据FAT32文件系统,采用32位二进制数来表示簇号,每个FAT文件能管理232个簇,每个簇容量为512 Kb,则可算出最大分区容量为2 TB。但是在Windows XP下只能管理最大32 G的FAT32分区;NTFS兼顾了磁盘空间的使用和访问效率,单个文件大小可以超过4 GB,硬盘分区可达到2 TB,在文件和文件夹权限设置文件加密、设置磁盘配额和文件压缩等方面具有更好的性能。为解决FAT32不支持4 GB以上文件的限制,引入扩展FAT文件系统(exFAT)。exFAT只适用于闪存等移动存储设备。