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在二级目录中，第一级为主文件目录，它用于管理所有用户文件目录，它的目录项登记了系统接受的用户的名字及该用户文件目录的地址。第二级为用户文件目录，它为该用户的每个文件保存一登记栏，其内容与一级目录的目录项相同。每一用户只允许查看自己的文件目录。下图是二级文件目录结构示意。当一个新用户作业进入系统执行时，系统为其在主文件目录中开辟一个区域的地址填入主文件目录中的该用户名所在项。当用户需要访问某个文件时系统根据用户名从主文件目录中找出该用户的文件目录的物理位置，其余的工作与一级文件目录类似。
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采用二级目录管理文件时，因为任何文件的存取都通过主文件目录，于是可以检查访问文件者的存取权限，避免一个用户未经授权就存取另一个用户的文件，使用户文件的私有性得到保证，实现了对文件的保密和保护。
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文件目录结构的组织方式直接影响到文件的存取速度，关系到文件共享性和安全性。常见的目录结构有3种，即一级目录结构、二级目录结构和多级目录结构。目前大多数操作系统（如UNIX、DOS等）都采用多级目录结构，又称为树形目录结构。
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一级目录的整个目录组织是一个线性结构，在整个系统中只需建立一张目录表，系统为每个文件分配一个目录项（文件控制块）。一级目录结构简单，但缺点是查找速度慢，不允许重名和不便于实现文件共享等，因此它主要用在单用户环境中。
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二级目录结构是由主文件目录（Master File Directory， MFD）和用户目录（User File Directory，UFD）组成的。在主文件目录中，每个用户文件目录都占有一个目录项，其目录项中包括用户名和指向该用户目录文件的指针。用户目录由用户所有文件的目录项组成。
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二级目录的优点是提高了检索目录的速度，较好地解决了重名问题。采用二级目录结构也存在一些问题。该结构虽然能有效地将多个用户隔离开（这种隔离在各个用户之间完全无关时是一个优点），但当多个用户之间要相互合作去共同完成一个大任务时，且一用户又要去访问其他用户的文件时，这种隔离便成为一个缺点，因为这种隔离使诸用户之间不便于共享文件。
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为了解决以上问题，在多道程序设计系统中常采用多级目录结构，这种目录结构就像一棵倒置的有根树，所以也称为树形目录结构。从树根向下，每一个节点是一个目录，叶节点是文件。MS-DOS和UNIX等操作系统均采用多级目录结构。
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采用多级目录结构的文件系统中，用户要访问一个文件，必须指出文件所在的路径名。路径名包含从根目录开始到该文件的通路上所有各级目录名。各级目录名之间、目录名与文件名之间需要用分隔符隔开。例如，在DOS中分隔符为"\"，在UNIX中分隔符为"/"。绝对路径名是指从根目录开始的完整文件名，即由从根目录开始的所有目录名以及文件名构成的。
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由于计算机系统处理的信息量越来越大，所以不可能将所有的信息保存到主存中。特别是在多用户系统中，既要保证各用户文件存放的位置不冲突，又要防止任一用户对外存储器（简称外存）空间占而不用；既要保证各用户文件在未经许可的情况下不被窃取和破坏，又要允许在特定的条件下多个用户共享某些文件。因此，需要设立一个公共的信息管理机制来负责统一管理外存和外存上的文件。
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所谓文件管理系统，就是操作系统中实现文件统一管理的一组软件和相关数据的集合，专门负责管理和存取文件信息的软件机构，简称文件系统。文件系统的功能包括按名存取，即用户可以“按名存取”，而不是“按地址存取”；统一的用户接口，在不同设备上提供同样的接口，方便用户操作和编程；并发访问和控制，在多道程序系统中支持对文件的并发访问和控制；安全性控制，在多用户系统中的不同用户对同一文件可有不同的访问权限；优化性能，采用相关技术提高系统对文件的存储效率、检索和读／写性能；差错恢复，能够验证文件的正确性，并具有一定的差错恢复能力。
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