Unix程序設(shè)計(jì)環(huán)境課件：第3章 文件系統(tǒng)

1、第3章 文件系統(tǒng)3.1 文件系統(tǒng)基礎(chǔ)3.2 文件內(nèi)容3.3 目錄結(jié)構(gòu)3.4 權(quán)限3.5 i節(jié)點(diǎn)3.6 設(shè)備文件3.1 文件系統(tǒng)基礎(chǔ)Unix文件文件類型3.1.1 Unix文件概述Unix文件Unix文件的特點(diǎn)Unix文件讀寫操作（1）概述文件是保存信息的基本結(jié)構(gòu)。文件是保存在某種介質(zhì)上的字節(jié)序列，可以包含任何可以表示為字節(jié)序列的信息。每個(gè)文件通過文件名進(jìn)行標(biāo)識(shí)，用戶利用文件名對(duì)文件進(jìn)行訪問。操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)定位文件所在的位置并維護(hù)文件的的相關(guān)屬性。（2）Unix文件Unix文件是一組字節(jié)序列Unix沒有給文件附加任何的結(jié)構(gòu)，也沒有對(duì)文件內(nèi)容附加任何的特殊定義。對(duì)Unix而言，文件就是一組無結(jié)構(gòu)的字

2、節(jié)序列。Unix文件系統(tǒng)是按照層次結(jié)構(gòu)建立的Unix文件系統(tǒng)內(nèi)部使用一個(gè)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)管理構(gòu)件，控制著多級(jí)多層次的文件體系。從根目錄開始向下延伸組成了層次結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)。Unix系統(tǒng)中每一個(gè)對(duì)象都可以表示為文件除了普通的數(shù)據(jù)文件外，為了便于管理和調(diào)度，Unix將系統(tǒng)中的每個(gè)硬件設(shè)備也表示為文件，并采用與一般文件相同的調(diào)度和管理方法來管理系統(tǒng)中的硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)中所有對(duì)象統(tǒng)一調(diào)度和管理。以回車做為一個(gè)行結(jié)束。沒有文件結(jié)束符。文件的結(jié)束是以判斷是否還有字符可讀(通過比較文件字符記數(shù))，做為文件是否結(jié)束的條件。（3）Unix文件的特點(diǎn)Unix系統(tǒng)對(duì)文件的所有I/O操作都通過read和write系

3、統(tǒng)調(diào)用完成的。$ cat123123456456789789d$（4）Unix文件I/O操作通過ls長(zhǎng)格式列表顯示文件類型通過file命令顯示文件類型3.1.2 文件類型ls長(zhǎng)格式列表：$ ls -l temprwrr you 20 Sep 27 06:11 temp$ 文件類型： rw r r 位置的字符表示文件類型（1）通過ls長(zhǎng)格式列表顯示文件類型 “-” ，表示該文件類型為普通文件，如文本文件，可執(zhí)行文件等“d” ，表示該文件類型為目錄文件“b” ，表示該文件類型為塊設(shè)備文件“c” ，表示該文件類型為字符設(shè)備文件“l(fā)” ，表示該文件類型為鏈接文件“p” ，表示該文件類型為管道文件通過l

4、s長(zhǎng)格式列表顯示文件類型（2）通過file命令顯示文件類型格式：file filename .功能：按文件內(nèi)容來推測(cè)文件類型，如text，ascii，C，executable，core。$ file /bin /bin/cp /usr/src/linux/fs/pipe.c/bin: directory file/bin/cp: executable file/usr/src/linux/fs/pipe.c: C program text$3.2 文件內(nèi)容與文件內(nèi)容相關(guān)的控制字符用cat命令顯示文件內(nèi)容用od命令顯示文件內(nèi)容3.2.1與文件內(nèi)容相關(guān)的控制字符控制字符： 在文件中不顯示字符，只完

5、成控制功能的字符。十進(jìn)制 八進(jìn)制 名稱 符號(hào) 7 007震鈴 8 010退格符b 9 011制表符t10 012換行n 13 015回車符r與文件內(nèi)容相關(guān)的控制字符3.2.2用cat命令顯示文件內(nèi)容用vi編輯文件$ vi junknow is the timefor all good people_$ ls -l junkrwrr you 36 Sep 27 06:11 junk$用cat命令顯示文件內(nèi)容$ cat junknow is the timefor all good people$3.2.3 用od命令顯示文件內(nèi)容$ od c junk 按字符格式輸出0000000 n o w i

6、 s t h e t i m e n0000020 f o r a l l g o o d p e o0000040 p l e n$用od命令顯示文件內(nèi)容$ od cb junk 按字符的八進(jìn)制格式輸出0000000 n o w i s t h e t i m e n 156 157 167 040 151 163 040 164 150 145 040 164 151 155 145 0120000020 f o r a l l g o o d p e o 146 157 162 040 141 154 154 040 147 157 157 144 040 160 145 1570000

7、040 p l e n 160 154 145 0120000044$用od命令顯示文件內(nèi)容$ od cx junk 按字符的十六進(jìn)制格式輸出0000000 n o w i s t h e t i m e n 6E 6F 77 20 69 73 20 74 68 65 20 74 69 6D 65 0A0000020 f o r a l l g o o d p e o 66 6F 72 20 61 6C 6C 20 67 6F 6F 64 20 70 65 6F0000040 p l e n 70 6C 65 0A0000044$3.3 目錄結(jié)構(gòu)Unix目錄樹目錄操作舉例目錄文件的內(nèi)容計(jì)算目錄

8、使用空間大小3.3.1 Unix目錄樹 根目錄（樹根節(jié)點(diǎn)） 目錄（樹枝節(jié)點(diǎn)） 文件（樹葉節(jié)點(diǎn)）/binusretcdevhometmpadmbinincludelibuser1user2prog.cls.txtlibbin prog.c/文件系統(tǒng)的根/bin可執(zhí)行形式的基本程序目錄/dev設(shè)備文件目錄/etc系統(tǒng)各種管理文件目錄/etc/motd有關(guān)日期的登錄消息/etc/passwd用戶信息文件/lib基本程序庫目錄/tmp臨時(shí)文件，當(dāng)系統(tǒng)重啟動(dòng)時(shí)清除/unixUnix系統(tǒng)核心Unix系統(tǒng)目錄/usr 用戶文件系統(tǒng)目錄/usr/adm系統(tǒng)管理目錄/usr/bin擴(kuò)展shell命令目錄/usr

9、/dict詞典（單詞）和拼寫檢查支持/usr/games游戲程序/usr/include C語言的包含文件，如math.h/usr/include/sys系統(tǒng)包含文件，例如inode.h/usr/lib C、FORTRAN等的程序庫Unix系統(tǒng)目錄/usr/manUnix程序員手冊(cè)/usr/man/man1Unix程序員手冊(cè)第1章內(nèi)容/usr/mdec硬件診斷程序、引導(dǎo)程序等/usr/news公眾服務(wù)信息/usr/pub公共信息/usr/src工具和庫源代碼/usr/src/cmd /bin和/usr/bin中命令資源/usr/src/lib子例程庫源代碼Unix系統(tǒng)目錄/usr/spool

10、通信程序的工作目錄/usr/spool/lpd 行式打印機(jī)臨時(shí)目錄/usr/spool/mail 用戶郵箱目錄/usr/spool/uucp uucp程序的工作目錄/usr/sys 操作系統(tǒng)內(nèi)核資源/usr/tmp 后備臨時(shí)目錄/usr/home 用戶目錄/usr/home/you you的登錄目錄/usr/home/you/bin you的個(gè)人程序Unix系統(tǒng)目錄3.3.2 目錄操作舉例unix bin dev etc usr lib tmpyou mike paul maryroothome舉例/usr/home/youjunk$ pwd/usr/home/you$ lsjunk$舉例/u

11、sr/home/youjunkrecipespiecookie$ mkdir recipes$ cd recipes$ pwd/usr/you/home/recipes$ mkdir pie$ mkdir cookie$ lspie cookie$舉例$ cd pie$ pwd/usr/home/you/recipes/pie$ vi apple$ vi crust$ lsapple crust$junk/usr/home/yourecipespiecookieapplecrust舉例$ cd .$ pwd/usr/home/you/recipes$ cd cookie$ pwd/usr/ho

12、me/you/recipes/cookie$ vi choc.chip$ lschoc.chip$junk/usr/home/yourecipespiecookieapplecrustchoc.chip通過ls命令顯示目錄項(xiàng)通過od命令顯示目錄文件內(nèi)容3.3.3目錄文件用ls命令列出當(dāng)前目錄項(xiàng)及相關(guān)屬性： $ ls -lrwrr you 36 Sep 27 06:11 junk drwrr you 512 Sep 30 08:20 recipes $一個(gè)目錄文件由多個(gè)目錄項(xiàng)組成；每個(gè)目錄項(xiàng)代表一個(gè)文件或目錄；可以顯示每個(gè)目錄項(xiàng)的類型、權(quán)限、長(zhǎng)度、時(shí)間、文件名等信息。 （1）通過ls命令顯示目錄

13、項(xiàng)用od命令列出當(dāng)前目錄文件內(nèi)容：$ od c . 0000000 4 ; 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000020 273 ( 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000040 252 ; r e c i p e s 0 0 0 0 0 0 0 0000060 230 = j u n k 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000100 $ 一個(gè)目錄文件由多個(gè)目錄項(xiàng)組成；每個(gè)目錄項(xiàng)代表一個(gè)文件或目錄；每個(gè)目錄項(xiàng)由兩部分（16個(gè)字節(jié)）組成：（1）前兩個(gè)字節(jié)為文件管理信息（i節(jié)點(diǎn)號(hào)）（2）后14個(gè)字節(jié)為文件名（不足14個(gè)字節(jié)補(bǔ)空格0）（2）通過od命

14、令顯示目錄文件內(nèi)容目錄文件的內(nèi)容$ du 顯示目錄空間使用情況 6./recipes/pie 4./recipes/cookie 11./recipes 13.$單位為數(shù)據(jù)塊數(shù)，例如每塊1024或4096字節(jié)3.3.4 計(jì)算目錄使用空間大小$ du a 顯示目錄空間詳細(xì)使用情況 2./recipes/pie/apple 3./recipes/pie/crust 6./recipes/pie 4./recipes/cookie 4./recipes/cookie 11./recipes 1./junk 13.$計(jì)算目錄使用空間大小用戶注冊(cè)信息文件用戶類型文件存取權(quán)限改變文件存取權(quán)限3.4 權(quán)限

15、文件名：/etc/passwd $ grep you /etc/passwd you:*: 604: 604: 31060107: /usr/home/you: /bin/sh ：用戶ID ：口令 ：用戶號(hào) ：組號(hào) ：注釋 ：注冊(cè)目錄（主目錄） ：shell程序名 3.4.1 用戶注冊(cè)信息文件四種用戶：文件主： user， 用u表示同組用戶：group ，用g表示其他用戶：other ， 用o表示所有用戶：all ， 用a表示3.4.2 用戶類型用ls長(zhǎng)格式文件列表顯示權(quán)限：$ ls -l junkrwrr you 36 Sep 27 06:11 junk$缺省普通文件權(quán)限： rwrr3.4.

16、3 文件存取權(quán)限4種存取權(quán)限: 禁止r 讀w 寫x 行Unix文件存取權(quán)限4個(gè)用戶類型:u 文件主g 同組用戶o 其他用戶a 所有用戶通過“用戶+權(quán)限”的模式定義文件存取權(quán)限。 rw r r 代表文件存取權(quán)限，由9個(gè)字符組成，分為三組，3個(gè)字符1組（依次為讀r，寫w，執(zhí)行x）：第1組：文件主u的權(quán)限第2組：同組用戶g的權(quán)限第3組：其它用戶o的權(quán)限文件存取權(quán)限 文件類型:- 普通文件d 目錄文件b塊設(shè)備文件c字符設(shè)備文件舉例： - rwx r-x r- ：-表示普通文件 ：rwx表示文件主具有可讀r、可寫w、可執(zhí)行x權(quán)限 ：r-x表示同組用戶具有可讀r、不可寫-、可執(zhí)行x權(quán)限 ：r-表示其它用戶

17、具有可讀r、不可寫-、不可執(zhí)行-權(quán)限文件存取權(quán)限3.4.4 改變文件存取權(quán)限兩種方式：方式1： chmod 用戶權(quán)限 文件名方式2： chmod 八進(jìn)制權(quán)限 文件名方式1： chmod 用戶權(quán)限 文件名4類用戶:u 文件主g 同組用戶o 其他用戶a 所有用戶4種權(quán)限: 禁止r 讀w 寫x 行$ ls -l junkrwr r l you 36 Sep 31 14:30 junk$ chmod o-r junk$ ls -l junkrwr l you 36 Sep 31 14:30 junk$ chmod u+x junk$ ls -l junk rwxr l you 36 Sep 31 14

18、:30 junk$舉 例方式2： chmod 八進(jìn)制權(quán)限 文件名八進(jìn)制: nnn第1位: 文件主權(quán)限第2位: 同組用戶權(quán)限第3位:其他用戶權(quán)限例如:= rw-rw-rw- （110110110）= rwxrwxrwx （111111111）= rw-r- -r- - （110100100）= rwxr- -r- - （111100100）$ chmod 666junk$ ls -l junkrwrwrw l you 36Sep 31 14:30 junk$ chmod 755junk$ ls -lrwxrxrx you 36Sep 31 14:30 junk$舉 例3.5 i節(jié)點(diǎn)文件名和i節(jié)點(diǎn)

19、文件屬性和i節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)通過系統(tǒng)調(diào)用訪問i節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息文件鏈接與 i節(jié)點(diǎn)號(hào)在目錄文件中，每個(gè)文件為一個(gè)目錄項(xiàng)，由16個(gè)字節(jié)組成：前2個(gè)字節(jié)為i節(jié)點(diǎn)號(hào)，文件屬性保存在i節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中后14個(gè)字節(jié)為文件名3.5.1文件名和i節(jié)點(diǎn)號(hào)i節(jié)點(diǎn)號(hào)i節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的索引id（i節(jié)點(diǎn)號(hào)），保存在目錄文件中，每個(gè)記錄的前兩個(gè)字節(jié)即i節(jié)點(diǎn)號(hào)。$ od c 0000000 4 ; 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000020 273 ( 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000040 252 ; r e c i p e s 0 0 0 0 0 0 0 0000060 230 = j u

20、n k 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000100$ i節(jié)點(diǎn)號(hào)舉例：用ls命令列出 i節(jié)點(diǎn)號(hào)：$ ls -li Total 215768 rw-rw-rw- 1 you 36 sep 27 12:07 junk15274 drwxrwxrwx 4 you 64 sep 27 09:34 recipes$3.5.2 文件屬性和i節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)文件屬性：文件名文件的索引號(hào)文件存取權(quán)限文件鏈接數(shù)文件主ID文件組ID最后修改時(shí)間文件大小文件存儲(chǔ)位置 以上信息，除文件名外，所有這些信息都存放于i節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。i節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)struct stat /*structure returned by sta

21、t*/ dev_t st_dev； /*所在設(shè)備*/ ino_t st_ino； /*i節(jié)點(diǎn)號(hào) */ ino_t st_ino ； /*讀寫模式 */ short st_nlink； /*文件鏈接數(shù)*/ short st_uid； /*文件主ID */ short st_gid； /*文件組ID*/ dev_t st_rdev； /*特殊文件*/ off_t st_size； /*文件大小 */ time_t st_atime； /*最后讀取時(shí)間*/ time_t st_mtime； /*最后創(chuàng)建或?qū)懭霑r(shí)間 */ time_t st_ctime； /*最后修改時(shí)間 */； 3.5.3通過系統(tǒng)調(diào)

22、用訪問i節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息UNIX系統(tǒng)中，分為目錄文件、i節(jié)點(diǎn)表兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)文件名i節(jié)點(diǎn)號(hào)文件長(zhǎng)度修改日期其他信息目錄文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)索引節(jié)點(diǎn)表優(yōu)勢(shì)： 由于文件管理中目錄的檢索是系統(tǒng)最頻繁的處理工作，因此UNXI系統(tǒng)采用最簡(jiǎn)單和最簡(jiǎn)潔的目錄文件格式無疑會(huì)大大提高對(duì)目錄檢索的速度。大大提高用戶使用文件系統(tǒng)的效率。3.5.3通過系統(tǒng)調(diào)用訪問i節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息系統(tǒng)調(diào)用：stat功能：通過文件名返回該文件的i節(jié)點(diǎn)信息.struct stat stbuf； 定義數(shù)據(jù)緩沖區(qū)for (；) if (stat(name, &buf) = -1) 讀i節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息到緩沖區(qū) buf.st_size=0； if (buf.st_

23、size lastsize) 讀取文件大小信息 fprintf(stderr, “nYou have mail007n”)； lastsize=buf.st_size； sleep(60)； 3.5.4 文件鏈接與 i節(jié)點(diǎn)號(hào) 文件鏈接：若可以通過不同文件名訪問到同一個(gè)文件，這些不同文件稱為該文件的鏈接，文件數(shù)量稱為文件鏈接數(shù)。$ ls -ltolal 2rwrr 1 you other 36 Sep 31 14:10 junkdrwxrwxrwx 4 you other 64 sep 27 09:34 recipes $類型與權(quán)限 鏈接數(shù) 文件主 文件組 大小 修改時(shí)間 文件名 文件鏈接與 i

24、節(jié)點(diǎn)號(hào)用ls -li命令顯示文件，i節(jié)點(diǎn)號(hào)是區(qū)別于其他文件的唯一標(biāo)識(shí)$ ls -li Total 215768 rw-rw-rw- 1 you 36 sep 27 12:07 junk15274 drwxrwxrwx 4 you 64 sep 27 09:34 recipes$若一個(gè)文件是其他文件的鏈接，則i節(jié)點(diǎn)號(hào)應(yīng)該相同。（1）用ln命令建立文件鏈接$ ln junk linktojunk $ ls -liTotal 315768 rw-rw-rw- 2 you 36 sep 27 12:07 junk15768 rw-rw-rw- 2 you 36 sep 27 12:07 linktoj

25、unk15274 d rwxrwxrwx 4 you 64 sep 27 09:34 recipes$（2）刪除具有文件鏈接的文件$ rm linktojunk $ ls -liTotal 2 rw-rw-rw- 1 you 36 sep 27 12:37 junk15274 d rwxrwxrwx 4 you 64 sep 27 09:34 recipes$刪除具有文件鏈接的文件只有最后一個(gè)文件被刪除，該文件才會(huì)真正被刪除：$ rm junk $ ls -liTotal 115274d rwxrwxrwx 4 you 64 sep 27 09:34 recipes$（3）改變具有文件鏈接的文

26、件內(nèi)容$ vi junk $ ls -liTotal 3 rw-rw-rw- 2 you 80 sep 27 12:37 junk rw-rw-rw- 2 you 80 sep 27 12:37 linktojunk15274 drwxrwxrwx 4 you 64 sep 27 09:34 recipes$若用編輯程序改變具有文件鏈接的文件內(nèi)容，所以文件內(nèi)容同時(shí)修改。3.6 設(shè)備文件設(shè)備文件設(shè)備文件類型終端設(shè)備安裝和卸載文件系統(tǒng)3.6.1 設(shè)備文件Unix系統(tǒng)為了便于管理，將機(jī)器的硬件資源看作是文件，并且以文件的形式進(jìn)行調(diào)度和管理。為了和普通文件進(jìn)行區(qū)別，Unix系統(tǒng)把這些涉及到系統(tǒng)硬件資源

27、的內(nèi)容定義為特殊文件。特殊文件所涉及到的機(jī)器硬件物理設(shè)備,包括硬盤，軟盤，打印機(jī)，顯示器等。用戶對(duì)這些物理設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)，就類似與在對(duì)文件進(jìn)行讀寫一樣。3.6.2 設(shè)備文件類型設(shè)備文件分為兩種類型： 字符特殊設(shè)備文件對(duì)應(yīng)于以字符為單位操作的的設(shè)備。 塊特殊設(shè)備文件對(duì)應(yīng)于以字節(jié)塊進(jìn)行I/O操作的設(shè)備。設(shè)備文件列表$ ls l /devcrw- -w- -w- 1 root0, 0Sep2723:09consolecrw-r- -r- -1 root3, 1Sep2714:37kmemcrw-r- -r- -1 root3, 0May 61981membrw-rw-rw-1 root1, 64Au

28、g2417:4mtocrw-rw-rw-1 root3, 2Sep2802:03nul1crw-rw-rw-1 root4, 64Sep 915:42nul0brw-r- - - - - 1 root2, 0Sep 808:07rp00brw-r- - - - -1 root2, 1Sep2723:09rp01crw-r- - - - -1 root13, 0Apr121983rrp00crw-r- - - - -1 root13, 1Jul2815:18rrp01crw-rw-rw-1 root2, 0Jul 508:04ttycrw- -w- -w-1 you1, 0Sep2802:38tty0crw- -w- -w-1 root1, 1Sep2723:09tty1$ 用戶登錄時(shí)，必須使用一個(gè)終端設(shè)備，因而也就在/dev下有一個(gè)終端設(shè)備文件