GNU Linux编程课件 第6章.ppt

第6章 Linux文件与目录 郑谦益、韩京宇 内容概要 6.1 文件系统概述 6.2 文件的基本输入输出 6.3 文件属性操作 6.4 目录操作 6.5 标准I/O库 6.6 I/O重定向 6.1文件系统概述 为了便于管理，将外存抽象为由若干个逻辑块 文件系统将一个逻辑块定义为若干连续的扇区，逻辑块是构成文件系统的基本操作单元，每个块都有自己的编号 文件系统就建立在由若干逻辑块构成的线性空间上。因此，在Linux系统中，称这些设备为块设备 6.1文件系统概述 文件系统的基本组成单位是文件， 文件中存放的数据尽管在块设备中未必连续， 这些数据通过文件系统与块设备上的块建立映射 文件系统将所有的文件通过目录连接成一棵目录树，Linux系统中的根目录是/。目录是一种特殊的文件，其内容由若干目录项构成， 6.1文件系统概述 每个目录项对应一个文件，也包括目录，目录项中记录了文件名和i-节点号，i-节点号对应所属文件i-节点在i-节点表中的位置， i-节点中记录了除文件名外文件的所有信息。 6.1文件系统概述 虚拟文件系统是对各种真实文件系统的抽象，真实文件系统通过这些接口与虚拟文件系统相连接，真实文件系统是这些抽象接口的具体实现。 参见图6－1 6.1文件系统概述 为了提高存取效率，在虚拟文件系统和真实文件系统之间建立基于页的高速缓冲，这样可以减少I/O操作的次数，提高文件的存取效率。块设备是建立真实文件系统的基础。 6.1文件系统概述 文件系统建立在由若干连续的逻辑块构成的存储空间中，但根据逻辑块的用途，逻辑块可归纳为三类，超级块、i-节点区和数据区。 超级块用于存放整个文件系统的管理信息，其中定义了各区的大小、i-节点表和数据区的位置等管理信息。 6.1文件系统概述 i-节点区用于存放i-节点，每个文件都有各自唯一的i-节点，i-节点中存放了与文件相关的所有信息，例如，文件内容在数据区的分布、文件的大小、权限管理信息和文件的创建时间等。 数据区则是存放系统中所有文件的内容。 6.1文件系统概述 应用编程接口包括 文件的输入输出操作 文件属性操作 目录操作 标准I/O库 I/O重定向 6.2文件的基本输入输出 文件基本输入输出操作是Linux内核提供的最基础的文件访问接口，在glibc中，这些操作对应的函数有open、read、write、lseek和close等 它们和Linux内核中的相应系统调用一一对应，glibc仅对这些系统调用的硬件接口特性进行了封装 6.2文件的基本输入输出 文件描述符表fd,是一个指针数组，每个指针指向一个file结构，用于记录一个打开文件的状态信息，其中 f_pos记录打开文件的当前读写位置 f_dentry打开文件所在目录 f_op文件具体的操作集 6.2文件的基本输入输出 fd数组的前三个描述符 0 代表标准输入 1代表标准输出 2代表标准错误输出 6.2文件的基本输入输出 int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode); pathname 文件的路径名 flags 指定文件的操作模式 mode 仅当创建新文件时使用，用于指定文件的访问权限位 6.2文件的基本输入输出 ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count) fd 文件描述符 buf 存放读取数据的内存缓冲 count 读取的字节数 6.2文件的基本输入输出 ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); fd 文件描述符 buf 写入数据的缓冲区 count 准备写入的字节数 6.2文件的基本输入输出 off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence); fd 文件描述符 offset 移动的偏移量 whence 从何处开始计算偏移量 6.2文件的基本输入输出 int close(int fd); 6.2文件的基本输入输出 标准输入输出文件的定义 对于由Shell创建的进程，在进程的文件描述符表中，有三个继承自父进程的已打开文件，文件描述符分别为0、1和2。分别对应于标准输入、标准输出和标准错误输出，在 C语言函数库中，从两个不同的层次对它们进行了定义。 6.2文件的基本输入输出 标准输入输出文件描述符的定义 由系统级函数库中的unistd.h文件定义，数据类型为整型，供系统函数库中的函数使用，例如，open,read,write和close等函数，在unistd.h文件中的定义如下： #define STDIN_FILENO 0 #define STDOUT_FILENO 1