文件系统与函数

参考目录：

Linux 内核设计与实现第13章虚拟文件系统

Linux 程序设计与实现第3章文件操作

内核文件系统主要数据结构：

* 超级块对象 super_block，代表一个具体的已安装文件系统

* 索引结点对象 inode，代表一个具体文件

* 文件对象 file，代表由进程打开的文件

* 目录项对象 dentry，代表一个目录项，是路径的一个组成部分

* 超级块操作 super_operations，包括内核针对特定文件系统所能调用的方法

* 索引操作 inode_operations，包括内核针对特定文件所能调用的方法

* 文件操作 file_operations，包括进程针对已打开文件所能调用的方法

* 目录操作 dentry_operations，包括内核针对特定目录所能调用的方法

一、文件描述符(file descriptors)

内核通过文件描述符来识别每一个文件。范围从 0 - OPEN_MAX-1 ，每个进程能够打开的文件数量。

UNIX Shell： <unistd.h>

0 表示输入 STDIN_FILENO

1 表示输出 STDOUT_FILENO

2 表示错误 STDERR_FILENO

二、文件I/O操作

open, create, read, write,ioctl, close

1. 文件打开 open 或创建

#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

int open(const char *path, int oflag, ...);
int openat(int fd, const char *path, int oflag, ...);
// 当成功时返回file destiptor, -1 失败

参数说明：
* 第一个const char *path 表示是要打开或创建的文件名称
* oflag参数说明此函数多个选择,参数定义在fcntl.h头文件中
  O_RDONLY  O_WRONLY  O_RDWR

2. 创建文件 create

#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

int create(const char *pathname, mode_t moe);
成功返回文件描述符，失败返回-1

此函数等同于
int open(pathname, O_WRONLY);

3. 关闭文件 close

#include <unistd.h>
int close(int fileds);
成功返回0，出错返回-1

4. lseek函数

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

off_t lseek(int filedes, off_t offset, int whence);
成功返回新的文件位移，出错为-1

参数解释：
filedes 是文件描述符
如果 whence 是 SEEK_SET， 则将该文件位移量设置为距文件开始处offset个字节
如果 whence 是 SEEK_CUR， 则将该文件的位移量设置为其当前值加offset, offset可为正或负
如果 whence 是 SEEK_END， 则将该文件的位移量设置为文件长度加offset, offset可为正或负

5. read函数

#include <unistd.h>
ssize_t read(int filedes, void buff, size_t nbytes);
// 成功返回读到的字节数，若已到文件尾为0，若出错为-1

6. write 函数

#include <unistd.h>
ssize_t write(int filedes, const void *buff, size_t nbytes);
成功为已写的字节数，出错-1

/* 从标准输入中读取，输出到标准输出 */

#include <unistd.h>   // read, write 用到的头文件
#include <stdio.h>    // printf用到的头文件
#include <stdlib.h>   // exit用到头文件

#define    BUFFSIZE    4096

int
main(void)
{
    int        n;
    char    buf[BUFFSIZE];

    while ((n = read(STDIN_FILENO, buf, BUFFSIZE)) > 0)
        if (write(STDOUT_FILENO, buf, n) != n)
            printf("write error");

    if (n < 0)
        printf("read error");

    exit(0);
}

7. dup 和 dup2 函数

#include <unistd.h>
int dup(int filedes);   // 返回新的文件描述，最小值
int dup2(int filedes, int filedes2); // filedes2参数指定新描述符的数值
成功返回新的文件描述符，出错为-1

8. fcntl 函数

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int fcntl(int fieldes, int cmd, ...);
出错返回-1

fnctl 函数有五种功能：

复制一个现存的描述符(cmd = F_DUPFD)

获得/设置文件描述符标记(cmd = F_GETFD 或 F_SETFD)

获得/设置文件状态标记(cmd = F_GETFL 或 F_SETFL)

获得/设置异步I/O所有权(cmd = F_GETOWN 或 F_SETOWN)

获得/设置记录锁(cmd = F_GETLK, F_SETLK 或 F_SETLKW)

9. ioctl 函数

#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>

int ioctl(int filedes, int request, ...);
出错返回-1，成功则为其他值

三、目录操作<dirent.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

int stat(const char pathname, struct stat buf);
int fstat(int filedes, struct stat *buf);
int lstat(const char pathname, struct stat *buf)；
成功返回0， 出错为-1

struct stat {

mode_t st_mode; // 文件类型与权限

ino_t st_ino; // i-node 序列号

dev_t st_dev; // 驱动号

dev_t st_rdev // 特殊设备文件驱动号

nlink_t st_nlink; // 链接数量

uid_t st_uid; // 文件所有者ID

gid_t st_gid // 文件所有者组ID

off_t st_size; // 文件大小

time_t st_atime; // 最后访问时间

time_t st_mtime; // 最后修改时间

time_t st_ctime; // 最后变更时间

long st_blksize; // 最优IO块大小

long st_blocks; // 512字节分配数

};

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int
main(int argc, char *argv[])
{
    int            i;
    struct stat    buf;
    char        *ptr;

    for (i = 1; i < argc; i++) {
        printf("%s: ", argv[i]);
        if (lstat(argv[i], &buf) < 0) {
            printf("lstat error");
            continue;
        }
        if (S_ISREG(buf.st_mode))
            ptr = "regular";
        else if (S_ISDIR(buf.st_mode))
            ptr = "directory";
        else if (S_ISCHR(buf.st_mode))
            ptr = "character special";
        else if (S_ISBLK(buf.st_mode))
            ptr = "block special";
        else if (S_ISFIFO(buf.st_mode))
            ptr = "fifo";
        else if (S_ISLNK(buf.st_mode))
            ptr = "symbolic link";
        else if (S_ISSOCK(buf.st_mode))
            ptr = "socket";
        else
            ptr = "** unknown mode **";
        printf("%s\n", ptr);
    }
    exit(0);
}


/*
➜  filedir ./filetype /etc /dev/tty.Bluetooth-Incoming-Port /dev/sdt /var/spool /bin /dev/profile 
/etc: symbolic link
/dev/tty.Bluetooth-Incoming-Port: character special
/dev/sdt: character special
/var/spool: directory
/bin: directory
/dev/profile: character special

*/

opendir, closedir, readdir, telldir, seekdir

1. opendir 打开目录

/* 
 * 打开目录并建立目录流 
 * 成功：返回DIR结构的指针
 * 失败：返回NULL
 */
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>

DIR *opendir(const char *name);

2. readdir 读取类似于链表的目录项

/*
 * 读取目录
 * 成功：返回下一个目录项的指针
 * 错误或到达未尾：返回NULL
 */
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>

struct dirent * readdir(DIR *dirp);

3. telldir 返回当前位置

/*
 * 查看当前位置
 */
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>

long int telldir(DIR *dirp);

4. seekdir

5. 关闭目录 closedir

编程练习：完成扫描目录程序

内核虚拟文件系统(VFS)：为用户空间提供了文件和文件系统相关的接口。

posted @ 2017-12-19 23:29 elewei 阅读(318) 评论(0) 收藏举报

刷新页面返回顶部

David