CSAPP：第十章 系统级I/O

CSAPP：第十章 系统级I/O

10.1 unix I/O10.2 文件10.3 读取文件元数据10.4 读取目录内容10.5 共享文件10.6 我们该使用哪些I/O函数？

10.1 unix I/O

  所有的I/O设备（例如网络、磁盘和终端）都被模块化为文件，而所有的输入和输出都被当作对相应文件的读和写来执行。这种允许Linux内核引出一个简单、低级的应用接口，称为Unix I/O，这使得所有的输入和输出都能以一种统一且一致的方式来执行：

• 打开文件。
• 改变当前的文件位置，
• 读写文件。
• 关闭文件。

10.2 文件

  每个Linux文件都有一个类型来表明它在系统中的角色：

• 普通文件。包含任意数据。
• 目录文件。包含一组链接的文件。
• 套接字。用来与另一个进程进行跨网络通信的文件。
• 命名管道。
• 字符文件。
• 块设备。
    Linux内核将所有文件组织成一个目录层次结构。
  
  打开和关闭文件
    进程通过调用open函数来打开一个已经存在的文件或者创建一个新的文件：

 1#include <sys/types.h>
 2#include <sys/stat.h>
 3#include <fcntl.h>
 4/*
 5 * filename : 文件名
 6 * flags ：
 7 *         O_RDONLY：只读
 8 *         O_WRONLY：只写
 9 *         O_RDWR：可读可写
10 *         O_CREAT：如果文件不存在，创建新文件
11 *         O_TRUNC：如果文件存在，截断它
12 *         O_APPEND：在每次写操作前，设置文件位置到文件结尾处
13 * mode ：指定了新文件权限
14 * 返回值：返回文件描述符
15 */
16int open(char *filename,int flags,mode_t mode);

  进程通过调用close来关闭一个已经打开的文件：

1#include <unistd.h>
2int close(int fd);

读写文件
  应用程序分别调用read和write函数来执行输入和输出的。

1#include <unistd.h>
2/* 返回：若成功则为读的字节数，若为EOF则为0，若出错为-1*/
3ssize_t read(int fd,void *buf,size_t n);
4/* 返回：若成功则为写的字节数，若出错为-1*/
5ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t n);

10.3 读取文件元数据

  应用程序能够通过stat和fstat函数，检索到关于文件的信息（有时也称为文件的元数据）

 1#include <unistd.h>
 2#include <sys/stat.h>
 3
 4int stat(const char *filename,struct stat *buf);//以文件名作为输入
 5int fstat(int fd,struct stat *buf); //以文件描述符作为输入
 6
 7struct stat {
 8   dev_t     st_dev;         /* ID of device containing file */
 9   ino_t     st_ino;         /* inode number */
10   mode_t    st_mode;        /* protection */
11   nlink_t   st_nlink;       /* number of hard links */
12   uid_t     st_uid;         /* user ID of owner */
13   gid_t     st_gid;         /* group ID of owner */
14   dev_t     st_rdev;        /* device ID (if special file) */
15   off_t     st_size;        /* total size, in bytes */
16   blksize_t st_blksize;     /* blocksize for filesystem I/O */
17   blkcnt_t  st_blocks;      /* number of 512B blocks allocated */
18
19   /* Since Linux 2.6, the kernel supports nanosecond
20      precision for the following timestamp fields.
21      For the details before Linux 2.6, see NOTES. */
22
23   struct timespec st_atim;  /* time of last access */
24   struct timespec st_mtim;  /* time of last modification */
25   struct timespec st_ctim;  /* time of last status change */
26
27#define st_atime st_atim.tv_sec      /* Backward compatibility */
28#define st_mtime st_mtim.tv_sec
29#define st_ctime st_ctim.tv_sec
30};

10.4 读取目录内容

  应用可以用readdir系列函数来读取目录的内容。

 1#include <sys/types.h>
 2#include <dirent.h>
 3
 4DIR *opendir(const char *name);
 5
 6struct dirent *readdir(DIR *dirp); //若成功，返回指向下一个目录的指针
 7
 8struct dirent{
 9    ino_t ;              /*inode number*/
10    char d_name[256];    /*Filename*/
11};
12
13int closedir(DIR *dirp);//关闭目录

10.5 共享文件

• 描述符表。每个进程都有它独立的描述符表，它的表项是由进程打开的文件描述符来索引的。每个打开的描述符表项，指向文件表中的一个表项。
• 文件表。打开文件的集合是由一张文件表来表示的，所有进程共享这张表。
• v-node表。同文件表一样，所有进程共享这张v-node表。每个表项包含stat结构中的大多数信息，包括st_mode和st_size成员。

10.6 我们该使用哪些I/O函数？