Unix文件系統(tǒng)和pwd命令實(shí)現(xiàn)詳解

1. 對于用戶來講Unix系統(tǒng)中硬盤上的文件組成一棵目錄樹。每個目錄能包含文件和其他子目錄。
目錄樹的深度幾乎沒有限制,當(dāng)然如果你所創(chuàng)建的目錄樹太深,系統(tǒng)就會提醒超過范圍,并停止執(zhí)行,以下腳本經(jīng)測試有效
while true
do
mkdir deep_well
cd deep_well
done
我運(yùn)行了幾秒后,中斷系統(tǒng)提示超過目錄樹范圍。
2. 一個磁盤可以劃分為N多扇區(qū),每個扇區(qū)有512字節(jié) 。扇區(qū)是磁盤上的基本存儲單元,我們可以將每個扇區(qū)進(jìn)行編號,這樣磁盤就變?yōu)?/strong>
一系列編了號的塊的組合。
3. 磁盤塊上存儲文件時,按照一定的規(guī)律。
每個文件系統(tǒng)分為3部分:超級塊,i-節(jié)點(diǎn)表,數(shù)據(jù)區(qū) 。
超級塊 :存放文件系統(tǒng)本身的信息,比如記錄了每個區(qū)域的大小,或未被使用的磁盤塊的信息。(不同版本稍有差別)
i-節(jié)點(diǎn)表 :每個文件都有其屬性,大小,最近修改時間等等,這些被存儲在ino_t 的結(jié)構(gòu)體中,所有的i-節(jié)點(diǎn)都有一樣的大小,i-節(jié)點(diǎn)表就是這樣一些節(jié)點(diǎn)的列表。
(表中的每個i-節(jié)點(diǎn)都通過位置來標(biāo)志,例如標(biāo)志為2的i-節(jié)點(diǎn)位于文件系統(tǒng)i-節(jié)點(diǎn)表中的第3個位置 )
數(shù)據(jù)塊 :存放文件內(nèi)容,因?yàn)閴K的大小一定,所以有時一個文件會分布在多個磁盤上。
4. 創(chuàng)建一個文件的4個步驟:
存儲屬性:內(nèi)核先找到一個空的i-節(jié)點(diǎn),把文件的屬性信息填入其中;
存儲數(shù)據(jù):從磁盤上找出空閑塊,把文件數(shù)據(jù)復(fù)制進(jìn)去;
記錄分配情況:內(nèi)核在i-節(jié)點(diǎn)的磁盤分布區(qū)記錄了剛剛的磁盤編號
添加文件名到目錄:將(i-節(jié)點(diǎn)號,文件名)添加到目錄。
5. cat,more等一些命令的實(shí)現(xiàn)思想:
cat name
在目錄中尋找文件名,
定位到相應(yīng)文件名的i-節(jié)點(diǎn)號;
根據(jù)i-節(jié)點(diǎn)號里面獲得文件屬性,查看權(quán)限,若權(quán)限不夠則open()函數(shù)返回1,打開失敗,停止;
根據(jù)i-節(jié)點(diǎn)里面磁盤位置訪問文件位置的數(shù)據(jù)塊
一遍遍調(diào)用read讀取數(shù)據(jù)(可以存放到緩沖區(qū))
6. 大文件的存儲
如果一個文件需要14個編號的磁盤塊來存儲,但是i-節(jié)點(diǎn)值包含13個項的分配鏈表,這時候,我們可以將前10個放到i-節(jié)點(diǎn)里,其他4個放到一個數(shù)據(jù)塊里面,在i-節(jié)點(diǎn)的第
11位寫上指向存那4個編號的塊。則我們實(shí)際用了10+4+1個數(shù)據(jù)塊,那個多出來的叫:間接塊 。
同理,間接塊飽和時,我們可以設(shè)置二級間接塊,,,
7. 文件在目錄中的含義
目錄包含(i-節(jié)點(diǎn)號,文件名)的入口,即目錄包含的是文件的引用,每個應(yīng)用稱為鏈接。
8. 目錄包含子目錄的含義
目錄包含指向子目錄i-節(jié)點(diǎn)的鏈接。
9. 目錄有個父目錄的含義:
目錄包含..的鏈接,即指向父目錄。
10. 文件沒有名字只有i-節(jié)點(diǎn)號,但是鏈接可以有名字 ,一個文件可以有多個鏈接(他們的名字也可以不同,但是他們指向一個文件,對他們的操作就是對源文件的操作)
11. Unix系統(tǒng)可以包含多個文件系統(tǒng),每個文件系統(tǒng)都是一棵獨(dú)立的樹,都有根目錄,但是系統(tǒng)可以將他們整合成一棵大樹,即一個樹的根裝載到另一個數(shù)的某個節(jié)點(diǎn)上。mount
12 符號鏈接通過文件名引用文件,可以跨越文件系統(tǒng),也可以指向目錄。相當(dāng)于windows中快捷方式。
硬鏈接是將目錄鏈接到樹的指針,同時也是將文件名和文件本身鏈接起來的指針。通過對i-節(jié)點(diǎn)號引用文件。
13 .與目錄樹相關(guān)的命令和系統(tǒng)調(diào)用
命令 mkdir
實(shí)現(xiàn) 頭文件 #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h>
函數(shù)原型 int res=mkdir (char *path,mode_t mode);
命令 rmdir 刪除一個目錄,這個目錄必須是空的
實(shí)現(xiàn) 頭文件#include <unistd.h>
函數(shù)原型int res=rmdir (const char* path);
命令 rm 減少相應(yīng)i-節(jié)點(diǎn)連接數(shù),若此時節(jié)點(diǎn)書減為0,就釋放數(shù)據(jù)塊和節(jié)點(diǎn)。不能用來刪除目錄
實(shí)現(xiàn) 頭文件#include <unistd.h>
函數(shù)原型int res=unlink (const char *path);
命令 ln 不能用來生成目錄的鏈接。
實(shí)現(xiàn) 頭文件#include <unistd.h>
函數(shù)原型 int res=link (const char *old,const char *new);
命令 mv 刪除原來的目錄,復(fù)制到新的里面
實(shí)現(xiàn) 頭文件#include <unistd.h>
函數(shù)原型int res=rename (const char* from,const char *to);
原理:復(fù)制鏈接到新的名字/位置再刪除原來的鏈接
if(link("x","z")!=-1)
unlink("x");
命令 cd 對進(jìn)程有影響,對目錄本身沒有影響
實(shí)現(xiàn) 頭文件 #include <unistd.h>
函數(shù)原型 int res=chdir (const char *path);
14. pwd 命令的實(shí)現(xiàn)
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <dirent.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
ino_t get_inode(char *);//get the inode number
void printpathto(ino_t);
void inum_to_name(ino_t,char *,int);//get the node name by its inode number
int main()
{
printpathto(get_inode("."));
putchar('\n');
return 0;
}
void printpathto(ino_t this_inode)
{
ino_t my_inode;
char its_name[BUFSIZ];
if(get_inode("..")!=this_inode)
{
chdir(".."); //up one dir
inum_to_name(this_inode,its_name,BUFSIZ); //get its name
my_inode=get_inode(".");
printpathto(my_inode); //itorater
printf("/%s",its_name);
}
}
void inum_to_name(ino_t inode_to_find,char *namebuf,int buflen)
{
DIR *dir_ptr; //the directory
struct dirent *direntp; //each entry
dir_ptr=opendir(".");
if(dir_ptr==NULL)
{
perror(".");
return;
}
while((direntp=readdir(dir_ptr))!=NULL)
{
if(direntp->d_ino==inode_to_find)
{
strncpy(namebuf,direntp->d_name,buflen);
namebuf[buflen-1]='\0';
closedir(dir_ptr);
return;
}
}
fprintf(stderr,"error looking for inum %d\n",(int)inode_to_find);
return;
}
ino_t get_inode(char *fname)
{
struct stat info;
if(stat(fname,&info)==-1)
{
fprintf(stderr,"Can not stat");
perror(fname);
return 1;
}
return info.st_ino;
}
運(yùn)行結(jié)果:
caoli@caoli-laptop:~/workspace/test$ ./pwd1
/home/caoli/workspace/test
caoli@caoli-laptop:~/workspace/test$
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