1.2.2 文件系统管理

从20世纪50年代后期至60年代中期，计算机硬件已有了磁鼓、磁盘等直接存储设备，计算机软件的操作系统中已经有了专门的管理数据的软件，一般称为文件系统。处理方式上不仅能批处理，还能够联机实时处理。这时，计算机不仅用于科学计算，也已大量用于数据处理。

文件管理阶段具有以下特点：

（1）数据以文件的形式长期保存

在文件管理阶段，由于计算机已大量用于数据处理，临时性或一次性输入数据的方法已无法满足使用要求，数据需要长期保留在外存上，以便能够反复对其进行查询、修改、插入和删除等操作。因此，在文件系统中，按一定的规则将数据组织为一个文件，存放在外存储器中长期保存。

（2）由文件系统管理数据

在文件管理阶段，有专门的计算机软件提供数据存取、查询、修改和管理功能，为程序和数据之间提供存取方法，为数据文件的逻辑结构与存储结构提供转换的方法。这样，程序员在设计程序时不必过多地考虑物理细节，使程序的设计和维护工作量大大减小。

（3）文件形式多样化

在文件管理阶段，为了方便数据的存储和查找，人们研究了许多文件类型，文件系统中数据文件不仅有索引文件、链接文件、顺序文件等多种形式，还可以使用倒排文件进行多键检索。

（4）数据存取以记录为单位

在文件管理阶段，文件系统是以文件、记录和数据项的结构组织数据的。文件系统的基本数据存取单位是记录，也就是说，文件系统按记录进行读写操作。

尽管文件系统有上述优点，但是，文件系统仍存在以下缺点。

（1）数据共享性差，冗余度大

在文件系统中，文件仍然是面向应用的。当不同的应用程序具有部分相同的数据时，也必须建立各自的文件，而不能共享相同的数据，因此造成了数据冗余度大、浪费存储空间的问题。

（2）数据独立性差

在文件系统中，数据文件之间是孤立的，不能反映现实世界中事物之间的相互联系。文件系统中的文件是为某一种特定应用服务的，因此要想对现有的数据再增加一些新的应用程序，就显得不是那么容易了，系统不容易扩充，应用程序的改变也将引起文件的数据结构的改变。因此，数据与程序之间仍缺乏独立性。

在文件管理系统阶段，程序与数据之间的一一对应关系如图1.3所示。

图1.3 文件管理系统阶段程序与数据之间的对应关系