Unix檔案系統和pwd命令實現詳解

佚名發表於2020-07-12

1. 對於使用者來講Unix系統硬碟上的檔案組成一棵目錄樹。每個目錄能包含檔案和其他子目錄。

目錄樹的深度幾乎沒有限制,當然如果你所建立的目錄樹太深,系統就會提醒超過範圍,並停止執行,以下指令碼經測試有效

while true

do

mkdir deep_well

cd deep_well

done

我執行了幾秒後,中斷系統提示超過目錄樹範圍。

2. 一個磁碟可以劃分為N多扇區,每個扇區有512位元組 。扇區是磁碟上的基本儲存單元,我們可以將每個扇區進行編號,這樣磁碟就變為

一系列編了號的塊的組合。

3. 磁碟塊上儲存檔案時,按照一定的規律。

每個檔案系統分為3部分:超級塊,i-節點表,資料區 。

超級塊 :存放檔案系統本身的資訊,比如記錄了每個區域的大小,或未被使用的磁碟塊的資訊。(不同版本稍有差別)

i-節點表 :每個檔案都有其屬性,大小,最近修改時間等等,這些被儲存在ino_t 的結構體中,所有的i-節點都有一樣的大小,i-節點表就是這樣一些節點的列表。

(表中的每個i-節點都透過位置來標誌,例如標誌為2的i-節點位於檔案系統i-節點表中的第3個位置 )

資料塊 :存放檔案內容,因為塊的大小一定,所以有時一個檔案會分佈在多個磁碟上。

4. 建立一個檔案的4個步驟:

儲存屬性:核心先找到一個空的i-節點,把檔案的屬性資訊填入其中;

儲存資料:從磁碟上找出空閒塊,把檔案資料複製進去;

記錄分配情況:核心在i-節點的磁碟分佈區記錄了剛剛的磁碟編號

新增檔名到目錄:將(i-節點號,檔名)新增到目錄。

5. cat,more等一些命令的實現思想:

cat name

在目錄中尋找檔名,

定位到相應檔名的i-節點號;

根據i-節點號裡面獲得檔案屬性,檢視許可權,若許可權不夠則open()函式返回1,開啟失敗,停止;

根據i-節點裡面磁碟位置訪問檔案位置的資料塊

一遍遍呼叫read讀取資料(可以存放到緩衝區)

6. 大檔案的儲存

如果一個檔案需要14個編號的磁碟塊來儲存,但是i-節點值包含13個項的分配連結串列,這時候,我們可以將前10個放到i-節點裡,其他4個放到一個資料塊裡面,在i-節點的第

11位寫上指向存那4個編號的塊。則我們實際用了10+4+1個資料塊,那個多出來的叫:間接塊 。

同理,間接塊飽和時,我們可以設定二級間接塊,,,

7. 檔案在目錄中的含義

目錄包含(i-節點號,檔名)的入口,即目錄包含的是檔案的引用,每個應用稱為連結。

8. 目錄包含子目錄的含義

目錄包含指向子目錄i-節點的連結。

9. 目錄有個父目錄的含義:

目錄包含..的連結,即指向父目錄。

10. 檔案沒有名字只有i-節點號,但是連結可以有名字 ,一個檔案可以有多個連結(他們的名字也可以不同,但是他們指向一個檔案,對他們的操作就是對原始檔的操作)

11. Unix系統可以包含多個檔案系統,每個檔案系統都是一棵獨立的樹,都有根目錄,但是系統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的某個節點上。mount

12 符號連結透過檔名引用檔案,可以跨越檔案系統,也可以指向目錄。相當於windows中快捷方式。

硬連結是將目錄連結到樹的指標,同時也是將檔名和檔案本身連結起來的指標。透過對i-節點號引用檔案。

13 .與目錄樹相關的命令和系統呼叫

命令 mkdir

實現 標頭檔案 #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h>

函式原型 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

實現 標頭檔案#include <unistd.h>

函式原型int res=rmdir (const char* path);

命令 rm 減少相應i-節點連線數,若此時節點書減為0,就釋放資料塊和節點。不能用來刪除目錄

實現 標頭檔案#include <unistd.h>

函式原型int res=unlink (const char *path);

命令 ln 不能用來生成目錄的連結。

實現 標頭檔案#include <unistd.h>

函式原型 int res=link (const char *old,const char *new);

命令 mv 刪除原來的目錄,複製到新的裡面

實現 標頭檔案#include <unistd.h>

函式原型int res=rename (const char* from,const char *to);

原理:複製連結到新的名字/位置再刪除原來的連結

if(link("x","z")!=-1)

unlink("x");

命令 cd 對程序有影響,對目錄本身沒有影響

實現 標頭檔案 #include <unistd.h>

函式原型 int res=chdir (const char *path);

14. pwd 命令的實現

#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;

}

執行結果:

caoli@caoli-laptop:~/workspace/test$ ./pwd1

/home/caoli/workspace/test

caoli@caoli-laptop:~/workspace/test$

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