学习笔记四
一、作业要求
自学教材第7、8章，提交学习笔记 (10分)，评分标准如下：
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知识点归纳以及自己最有收获的内容，选泽至少2个知识点利用chatgpt等工具进行苏格拉底挑战，并提交过程截图，提示过程参考下面内容(4分)
我在学***X知识点，请你以苏格拉底的方式对我进行提问，一次一个问题 核心是要求GPT:“请你以苏格拉底的方式对我进行提问" 然后GPT就会给你提问，如果不知道问题的答案，可以反问Al:“你的理解(回答) 是什么?如果你觉得差不多了，可以先问问GPT:“针对我XXX知识点，我理解了吗?“ GPT会给出它的判断，如果你也觉得自己想清楚了，可以最后问GPT:"我的回答结束了，请对我的回答进行评价总结”，让它帮你总结一下。
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问题与解决思路，遇到问题最先使用chatgpt等AI工具解决，并提供过程截图 (3分)
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实践过程截图，代码链接 (2分)
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其他(知识的结构化，知识的完整性等，提交markdown文档，使用openeuler系统等) (1分)
二、教材知识点总结
1. 文件操作级别
文件操作分为五个级别，按照从低到高的顺序排列如下。
(1)硬件级别:硬件级别的文件操作包括:
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fdisk:将硬盘、U盘或SDC盘分区。
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mkfs:格式化磁盘分区，为系统做好准备。
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fsck:检查和维修系统。
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碎片整理:压缩文件系统中的文件。
其中大多数是针对系统的实用程序。普通用户可能永远都不需要它们，但是它们是创建和维护系统不可缺少的工具。
(2)操作系统内核中的文件系统函数:每个操作系统内核均可为基本文件操作提供支持。下文列出了类Unix 系统内核中的一些函数，其中前缀k 表示内核函数。
(3)系统调用:用户模式程序使用系统调用来访问内核函数。
(4)I/O库函数:系统调用可让用户读/写多个数据块，这些数据块只是一系列字节它们不知道，也不关心数据的意义。用户通常需要读/写单独的字符、行或数据结构记录等。如果只有系统调用，用户模式程序则必须自已从缓冲区执行这些操作。大多数用户会认为这非常不方便。为此，C语言库提供了一系列标准的I/O函数，同时也提高了运行效率I/O库函数包括:
FILEmode I/0: fopen(),fread(); Ewrite(),fseek(),fclose(),fflush()
char mode I/0: getc()， getchar() ugetc(); putc(),putchar()
line mode I/0: gets(), fgets(); puts(), Eputs()
formatted I/0: scanf(),fscanf(),sscanf(); printf(),Eprintf(),sprintf()
(5)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。每个用户命令实际上是一个可执行程序(cd 除外)通常会调用库I/O函数，而库I/O函数再发出系统调用来调用相应的内核函数。
(6)sh 脚本:虽然比系统调用方便得多，但是必须要手动输人命令，如果使用的是 GUI，必须要拖放文件图标和点击指向设备来输人，操作烦琐而且耗时。sh 脚本是用 sh 编程语言编写的程序，可通过命令解释程序 sh 来执行。sh 语言包含所有的有效 Unix/Linux 命令。
2. 低级别文件操作
（1）分区
①主引导记录（MBR） 一个块存储设备，如硬盘、U盘、SD卡等，可以分为几个逻辑单元，称为分区。各分区均可以格式化为特定的文件系统，也可以安装在不同的操作系统上。大多数引导程序，如GRUB、LILO等，都可以配置为从不同的分区引导不同的操作系统。分区表位于第一个扇区的字节偏移446 (0x1BE)处，该扇区称为设备的主引导记录（MBR)。
（2）格式化分区 fdisk只是将一个存储设备划分为多个分区。每个分区都有特定的文件系统类型，但是分区还不能使用。为了存储文件，必须先为特定的文件系统准备好分区。该操作习惯上称为格式化磁盘或磁盘分区。在Linux中，它被称为mkfs，表示Make文件系统。Linux支持多种不同类型的文件系统。
3. 位图
Block #8 块位图（Bmap） 位图用来表示某种项的位序列，例如磁盘块或索引节点。位图用于分配和回收项。在位图中，0表示对应项处于FREE状态，1表示处于IN_USE状态。1个软盘有1440个块，但Block#0未被文件系统使用，所以对应位图只有1439个有效位，无效位视作IN_USE处理，设置为1。
Block #9 索引节点位图（Imap） 一个索引节点就是用来代表一个文件的数据结构。EXT2文件系统是使用有限数量的索引节点创建的。各索引节点的状态用B9 中 Imap中的一个位表示。在EXT2 FS 中，前10个索引节点是预留的。所以，空EXT2 FS的Imap 以10个1开头，然后是0。无效位再次设置为1。
4.系统调用
（1）简单的系统调用
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access：检査对某个文件的权限
int access(char *pathname, int mode);
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chdir：更改目录
int chdir(const char *path);
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chmod：更改某个文件的权限
int chmod(char *path, mode_t m）；
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chown：更改文件所有人
int chown(char *name, int uid, int gid);
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chroot：将(逻辑)根目录更改为路径名
int chroot (char *patiiname);
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getcwd：获取CWD的绝对路径名
char *getcwd(char *buf, int size);
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mkdir：创建目录
int mkdir(char *pathname, mode_t mode);
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rmdir：移除目录(必须为空)
int rmdir (char *pathname);
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link：将新文件名硬链接到旧文件名
int link(char *oldpath, char *newpath);
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unlink：减少文件的链接数；如果链接数达到0,则删除文件
int uniink(char *pathname);
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symlink：为文件创建一个符号链接
int symliak(char *oldpath, char *newpath);
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rename:更改文件名称
int rename(char *oldpath, char *newpath);
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utime:更改文件的访问和修改时间
int utime(char *pathname, struct utimebuf *time)
以下系统调用需要超级用户权限:
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mount：将文件系统添加到挂载点目录上
int mount(char *specialfile, char *mountDir);
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umount：分离挂载的文件系统
int umount(char *dir);
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mknod：创建特殊文件
int mknod(char *path, int mode, int device);
（2）常用的系统调用
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stat：获取文件状态信息
int stat(char *filename, struct stat *buf);
int fstat(int filedes, struct stat *buf);
int lstat(char *filename, struct stat *buf);
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open：打开一个文件进行读、写、追加
int open(char *file, int flags, int mode);
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close：关闭打开的文件描述符
int close(int fd);
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read：读取打开的文件描述符
int read(int fd, char buf[], int count);
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write：写入打开的文件描述符
int write(int fd, char buf[], int count);
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lseek：重新定位文件描述符的读/写偏移量
int lseek(int fd, int offset, int whence);
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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);
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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);
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link：将新文件硬链接到旧文件
int link(char *oldPath, char *newPath);
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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);
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symlink：创建一个符号链接
int symlink(char *target, char *newpath);
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readlink：读取符号链接文件的内容
int readlink(char *path, char *buf, int bufsize);
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umask：设置文件创建掩码；文件权限为(mask & ~umask)
int umask(int umask);
5. 链接文件
（1）硬链接
ln oldpath newpath
创建从newpath到oldpath 的硬链接。对应的系统调用为:
link(char *oldpath, char *newpath)
硬链接文件会共享文件系统中相同的文件表示数据结构(索引节点)。文件链接数会记录链接到同一索引节点的硬链接数量。硬链接仅适用于非目录文件。否则，它可能会在文件系统名称空间中创建循环，这是不允许的。相反，系统调用:
unlink(char *pathname)
会减少文件的链接数。如果链接数变为 0，文件会被完全删除。这就是 rm(le)命令的作用如果某个文件包含非常重要的信息，就最好创建多个链接到文件的硬链接，以防被意外删除。
（2）软链接
ln -s oldpath newpath # ln command with the -s flag
创建从newpath到oldpath 的软链接或符号链接。对应的系统调用是:
symlink(char *oldpath, char *newpath)
newpath是LNK类型的普通文件，包含oldpath字符串。它可作为一个绕行标志，使访问指向链接好的目标文件。与硬链接不同，软链接适用于任何文件，包括目录。软链接在以下情况下非常有用。 ①通过一个较短的名称来访问一个经常使用的较长路径名称，例如:
x-> aVeryLongPathnameFile
②将标准动态库名称链接到实际版本的动态库，例如:
1ibc.so.6 -> libc.2.7.so
当将实际动态库更改为不同版本时，库安装程序只需更改 (软)链接以指向新安装的库
6. open-close-lseek 系统调用
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open:打开一个文件进行读、写、追加
int open(char *file, int flags, int mode);
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close:关闭打开的文件描述符
int close(int fa);
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read:读取打开的文件描述符
int read(int fd, char buf[ ], int count);
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write:写人打开的文件描述符
int write(int fd,char buf[ ], int count);
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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);
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umask:设置文件创建掩码;文件权限为(mask&~umask)
(1)打开文件和文件描述符
#include <sys/type.h>#include<sys/stat.h>
finclude <fcntl.h>
int open(char *pathname， int flags, mode_t mode)
(2)关闭文件描述符
#include <unistd.h>
int close(inf fd);
close()关闭指定的文件描述符fd，可重新用它来打开另一个文件。
(3)文件描述符
#include <sys/type.h>
#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
思维导图
三、实践截图与代码
1. 系统调用实现文件复制
2. 虚拟磁盘映像创建
帮助文档说明：
n命令：创建新分区
p命令：打印分区
3. 利用chatgpt提问
标签：char,调用,文件,int,笔记,学习,描述符,链接 From： https://www.cnblogs.com/llwwjj/p/17730403.html