文件操作
文件操作级别
- 硬件级别：
fdisk将硬盘、U盘或SDC盘分区。
mkfs：格式化磁盘分区，为系统做好准备。
fsck：检查和维修系统。
碎片整理：压缩文件系统中的文件。 - 操作系统内核中的文件系统函数
kmount(),kumount()
kmkdir(),krmdir() - 系统调用 用户模式使用系统调用来访问内核函数
- I/O库函数
除了读/写内存位置的sscanf()/sprintf()函数之外，所有其他I/O库函数都建立在系统调用之上，也就是说，它们最终会通过系统内核发出实际数据传输的系统调用
- 用户命令
用户可以使用Unix/Linux命令来执行文件操作，而不是编写程序。 - sh脚本
文件I/O操作（gpt提问）
控制流
（1）用户模式下的程序执行操作
FILE *fp = fopen("file","r");or FILE *fp = fopen("file","w");
(2)fopen在用户（heap）空间中创建一个FILE结构体，向内核中的kopen()发出一个fd = open("file",flags = READ or WRITE)系统调用，构建一个Opentable表示打开文件实例。成功后，fp会指向FILE结构体
（3）fread(ubuf,size,nitem,fp)`:将nitem个size字节读取到ubuf上
- 若数据足够，则返回
- 如果fbuf没有更多数据，则执行（4a）
（4a）发出read(fd,fbuf,BLKSIZE)系统调用，将文件从内核读取到fbuf，然后将数据复制到ubuf上，直到数据足够或者文件无更多数据可复制
（4b）fwrite(ubuf,size,nitem,fp):将数据从ubuf复制到fbuf - 若(fbuf有空间)：将数据复制到fbuf上，并返回
- 若(fbuf已满)：发出
write(fd,fbuf,BLKSIZE)系统调用，将数据块写入内核，然后再次写入fbuf
(5)内核中的文件系统函数：假设非特殊文件的read（fd,fbuf[],BLKSIZE）系统调用
（6）read()系统调用中，fd是一个打开的文件描述符，指向一个表示打开文件的OpenTable
（7）OpenTable包含文件的打开模式、一个指向内存中文件INODE的指针和读/写文件当前字节偏移量
（8）Minode包含文件的内存INODE
（9）操作内核通常会使用一组I/O缓冲区作为高速缓存
（10）设备I/O
低级别文件操作
- 分区
分区表位于第一个扇区的字节446处，该扇区称为设备的主引导记录
每个扩展分区的第一个扇区是本地MBR.
Fdisk和分区
（1）在Linux，创建一个名为mydisk的虚拟磁盘映像文件
dd if=/dev/zero of = mydisk bs=1024 count=1440
(2) 在磁盘映像文件上运行fdisk:
fdisk mydisk
格式化分区
mkfs -t TYPE [-b bsize] device nblocks 创建一个TYPE文件系统
mkfs -t ext2 vdisk1440 或mke2fs vdisk 1440
使用1440（1KB）个块将vdisk格式化为EXT2文件系统
挂载分区
（1）使用dd命令创建一个虚拟磁盘映像：
dd if=/dev/zero of=vdisk bs=1024 count=32768
（2）在vdisk上运行fdisk来创建一个分区P1：
fdisk vdisk
EXT2文件系统简介
EXT2文件系统数据结构
Block#0：引导块
超级块（在硬盘分区中字节偏移量1024）B1是超级块，用于容纳关于整个文件系统的信息
块组描述符 Block#2：块组描述符块。每组用一个块组描述符结构体描述
位图
Block#8：块位图 位图是用来表示某种项的位序列
Block#9：索引节点位图 一个索引节点就是用来代表一个文件的数据结构，
索引节点
Block#10：索引（开始）节点块 每个文件都用一个128字节的独特索引节点结构体表示
直接块
间接块
双重间接块
三重间接块
目录条目
EXT2 目录条目：目录包含dir_entry结构
编程实例
显示超级块
显示位图
显示根索引节点
显示目录条目
使用系统调用进行文件操作
系统调用
是一种允许进程进入Kmode以执行Umode不允许操作的机制
系统调用手册页
Unix、Linux中在线手册页保存在/usr/man/目录中
Ubuntu Linux中，保存/usr/share/man
使用系统调用进行文件操作
由程序发出，每个系统调用都是一个库函数，它汇集系统调用函数，并最终向操作系统内核发出一个系统调用。
简单的系统调用
access:检查对某个文件的权限
int access(char *pathname, int mode);
chdir:更改目录
int chdir(const char *path);
chmod:更改某个文件的权限
int chmod(char path, mode_t mode);
chown:更改文件所有人
int chown(char *name, int uid, int gid)i;
chroot:将(逻辑)根目录更改为路径名
int chroot(char *pathname);
getcwd:获取CWD的绝对路径名
char *getcwd (char *buf, int size);
mkdir:创建目录
int mkdir(char *pathname, mode t mode);
rmdir:移除目录(必须为空)
int rmdir(char *pathname);
link:将新文件名硬链接到旧文件名
int link(char *oldpath, char *newpath);
unlink:减少文件的链接数;如果链接数达到0,则删除文件
int unlink(char *pathname);
symlink:为文件创建一个符号链接
int symlink(char *oldpath, char *newpath);
rename:更改文件名称
int rename(char *oldpath, char *newpath);
utime:更改文件的访问和修改时间
int utime (char *pathname, struct utimebuf *time}
常用的系统调用
open：打开一个文件进行读、写、追加
int open(char *file, int flags, int mode);
close：关闭打开的文件描述符
int close(int fd);
read：读取打开的文件描述符
int read(int fd, char buf[], int count);
write：写入打开的文件描述符
int write(int fd, char buf[], int count);
dup：将文件描述符复制到可用的最小描述符编号中
int dup(int oldfd);
dup2：将oldfd复制到newfd中，如果文件链接数为0，则删除文件
int dup2(int oldfd, int newfd);
link：将新文件硬链接到旧文件
int link(char *oldPath, char *newPath);
unlink：取消某个文件的链接；如果文件链接数为0，则删除文件
int unlink(char *pathname);
symlink：创建一个符号链接
int symlink(char *target, char *newpath);
readlink：读取符号链接文件的内容
int readlink(char *path, char *buf, int bufsize);
umask：设置文件创建掩码；文件权限为(mask & ~umask)
int umask(int umask);
mknod：创建特殊文件
int mknod(char *path,int mode,int device)
链接文件
硬链接文件、软链接
符号链接
硬链接文件 硬链接
符号链接文件 软连接
stat系统调用
stat文件状态
stat、fstat、lstat -fet file status
stat结构体
st_size使用字节表示的文件大小
st_block值是使用512字节表示的文件大小
stat与文件索引节点
每个文件都有一个独有的索引节点数据结构哦，包含文件的所有信息
文件类型和权限
opendir-readdir函数
opendir()返回一个DIR指针dirp。每个readdir(dirp)调用返回一个dirent指针，指向目录中下一个条目的dirent结构体
readlink函数
要想读取符号链接文件的内容，我们必须使用readlink系统调用
ls程序
open-close-lseek系统调用
open:打开一个文件进行读、写、追加
int open(char *file, int flags, int mode);
close:关闭打开的文件描述符
int c1ose(int fd);
read:读取打开的文件描述符
int read( int fd, char buf[], int count);
write:写人打开的文件描述符
int wr⊥te( int fd, char but[], int count)
lseek:将文件描述符的字节偏移量重新定位为偏移量
int lseek(int fd, int offset, int whence);
umask:设置文件创建掩码;
文件权限为(mask&~ umask)
苏格拉底挑战：
