第七章 第八章 自学笔记

1.第七章

7.1 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∶
● 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。
2.操作系统内核中的文件系统函数
前缀为k表示内核函数

3.系统调用
open()、read()、lseek()、close()

4.I/O库函数

FILE fopen()、fread()；fwrite()、fseek()、fclose()、fflush()
char getc()、getchar()、ugetc()、putc()、putchar()
line gets()、fgets()、puts()、fputs()
formatted scanf()、fscanf()、sscanf()、printf()、fprintf()、sprintf()
5.用户命令
mkdir、rmdir、cd、pwd、ls、link、unlink、rm、cat、cp、mv、chmod、etc。

6.sh脚本
需要手动呼入命令，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入，操作繁琐而且耗时。

7.2 文件操作

低级别文件操作
1.分区

​ 像给一块大容量硬盘分区,可以通过分区操作来将一个大存储空间分为不同的逻辑单元,各个分区可以格式化成为特定的文件文件系统,可以有效的隔离不同数据。

​ 在Linux系统下,可以通过如下操作创建一个虚拟磁盘映象文件:

dd if=/dev/zero of=disk20211326 bs=1024 count=1440
2.格式化分区
为了存储文件，必须先为特定的文件系统准备好分区，该操作成为格式化磁盘或磁盘分区。
为了确保数据的一致性，用户应该先卸载设备，然后自断开连接。
3.挂载分区
man 8 losetup:显示用于系统管理的losetup 实用工具命令:
（1）用dd命令创建-一个虚拟磁盘映像:

dd if=/dev/zero of=vdisk bs=1024 count=32768 #32K (1KB) blocks
（2）在vdisk. 上运行fdisk来创建一一个分区P1:

fdisk vdisk
输人n(new)命令，使用默认的起始和最后扇区编号来创建一个分区Pl。然后，输人w命令将分区表写人vdisk并退出fdisko vdisk 应包含-个分区P1 [start=2048, end=65535]。该分区的大小是63488个扇区。

（3）使用以下扇区数在vdisk的分区1上创建一个循环设备 :

losetup -o $(expr 2048 * 512) --sizelimit $(expr 65535 * 512) /dev/1oop1vdisk
losetup需要分区的开始字节(start_ sector512) 和结束字节(end_ sector512)。 读者可手动计算这些数值，并在losetup命令中使用它们。可用类似方法设置其他分区的循环设备。循环设备创建完成后，读进程可以使用命令

losetup - a
将所有循环设备显示为/dev/loopN。

（4）/dev/loop1,它是一个EXT2文件系统:

mke2fs -b 4096 /dev/loop1 7936 # mke2fs with 7936 4KB blocks

7.4EXT2文件系统

Linux一直使用EXT2作为默认文件系统，EXT3是EXT2的扩展，增加的主要是一个日志文件，EXT4是EXT3的扩展，增加了磁盘块的分配（连续的）。

Block#0：引导块，文件系统不使用它，用于容纳从磁盘引导操作系统的引导程序。
Block#1：超级块，用于容纳关于整个文件系统的信息。
Block#2：块组描述符块，EXT2将磁盘分成几个组（每组8192块），每组用一个块组描述符结构体描述。
Block#8：块位图，用来表示某种项的位序列。
Block#9：索引节点位图，用来代表一个文件的数据结构。
Block#10：索引节点，每个文件都用一个128字节（EXT4的是256字节）的独特索引节点结构体表示。

2.第八章

8.1系统调用

在操作系统中，进程以两种不同的模式运行，即内核模式和用户模式，简称Kmode和Umode。在Umode中，进程的权限非常有限。它不能执行任何需要特殊权限的操作。特殊权限的操作必须在Kmode下执行。系统调用（简称syscall）是一种允许进程进入Kmode以执行Umode不允许操作的机制。复刻子进程、修改执行映像，甚至是终止等操作都必须在内核中执行。

8.2 系统调用手册页

在Unix以及大多版本的Linux中，在线手册页保存在/usr/man/目录中（Goldt等1995；Kerrisk 2010，2017）。而在Ubuntu Linux中，则保存在/usr/share/man目录中。man2子目录中列出了所有系统调用手册页。sh命令man 2 NAME显示了系统调用名称的手册页。
int syscall(int a,int b,int c, int d)
更改某个文件的权限
int chmod(char *path, mode_t mode);
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 uniink(char *pathname);
symlink：为文件创建一个符号链接
int symliak(char *oldpath, char *newpath);

8.3 使用系统调用进行文件操作

系统调用必须由程序发出。它们的用法就像普通函数调用一样。每个系统调用都是一个库函数，它汇集系统调用参数，并最终向操作系统内核发出一个系统调用。

8.4 常规的系统调用

本节讨论一些最常见的文件操作的系统调用。
常用的系统调用：
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);
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);
lseek：重新定位文件描述符的读/写偏移量

int lseek(int fd, int offset, int whence);
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);

8.5 链接文件

在Unix/Linux中，每个文件都有一个路径名。但是，Unix/Linux允许使用不同的路径名来表示用一个文件。这些文件叫作LINK（链接）文件。有两种类型的链接，即硬链接和软链接或符号链接。

问题与解决：

D：int stat(const char *pathname, struct stat *buf);这段函数的说明？
Q：函数的参数说明如下：

pathname：文件路径名。
buf：指向存储文件状态信息的结构体。
函数返回值为0表示调用成功，-1表示调用失败。在调用成功后，可以通过结构体的成员变量获取文件状态信息，例如：

c
struct stat buf;

if (stat("/path/to/file", &buf) == 0) {
printf("File type: %o\n", buf.st_mode & S_IFMT);
printf("File size: %ld bytes\n", buf.st_size);
printf("Last access time: %s", ctime(&buf.st_atime));
}
其中，st_mode是包含文件类型和访问权限的位掩码，S_IFMT是文件类型的掩码。st_size是文件大小，st_atime是最后访问时间。