10-09 Linux的文件系统介绍以及各种设备的说明

Linux的文件编程

linux文件管理系统分为3部分：与文件管理有关的软件，被管理的文件，实施文件管理需要的数据结构

用C语言建立，打开，关闭文件，向文件写入和读出数据等。



Linux文件系统简介

    从系统角度看：文件系统是对文件存储空间进行组织和分配，负责文件存储，并对存入的文件进行保护和检索的系统。负责为用户建立文件，存入，读出，修改，转存，控制文件的存取，当用户不再使用时撤销文件等操作。

    linux文件系统基础

        linux目录树文件结构。linux中，所有的内容都被看成文件，包括硬件和目录。所有的操作都可以归结为对文件的操作，linux可以像操作普通文件一样来对磁盘文件，串口，键盘，显示器，打印机及其他的设备进行操作。

    bin：存放系统启动时需要的执行文件和一些用户常用的命令，例如cp，ls，cat等。

    boot：存放系统内核以及启动管理器，类似：grub

    cdrom：Ubuntu系统安装光盘镜像的挂在位置，这个目录根据用户的实际情况而存在，有些系统中可能没有。

    dev：设备文件目录，在其中存放了相应的设备信息。

    etc：存放相应的系统配置文件。

    home：用户主目录，在其中按照用户名存放了当前系统中存在用户的个人文件和信息，儡兮Windows中“我的文档”。

    lib：存放着系统最基本的动态链接共享库，其作用类似于Windows中的.dll文件。    

    lib64：这是lib目录的64位版本，当使用64位的操作系统时会存在这个目录，并且将对应的64位库函数存放在这里。

    lost+found：存放在文件系统修复时恢复的文件。

    media：用于存放Ubuntu系统加载的各种媒体，例如光盘，软盘等。

    mnt：用户临时挂载其他的文件系统，如挂载U盘，CDROM等。

    opt：用于存放安装时“可选”的程序，例如KDE，Gnome等。

    proc：系统内存的映射虚拟目录，可以通过直接访问这个目录来获取系统信息，他存在于内存中，而不是硬盘上。

    root：root用户的主工作目录，类似home。

    run：存放的是自系统启动以来描述信息的文件，某些类似Linux中这个目录可能位于var下。

    sbin：存放系统级的可执行文件，类似bin，但是这些文件只能供root用户访问，而不能供普通用户访问。

    selinux：存放提供强制访问控制的相应文件，在某些linux中可能不存在。

    srv：存放提供一些特定服务的文件。

    sys：存放系统信息相关文件。

    temp：存放临时文件。

    usr：存放普通用户的应用程序，文档，程序等。

    var：存放在时间，大小，内容上会经常变化的文件。

    注：Linux是主动管理文件，Windows是自己管理文件。

    linux文件系统由4部分组成：引导块，超级块，索引节点表，数据块。

    引导块：用于存放文件系统的引导程序，引导程序用于系统引导或启动操作系统，如果一个文件系统不存放操作系统，其引导块将为空。

    超级块：用来描述该文件系统管理的资源，其包含空闲索引节点表和空闲数据块表，用于具体说明文件系统的资源使用情况。

    索引节点表：用来存储文件的控制信息，每个节点对应一个文件。

    数据块：是磁盘上存放数据块的磁盘块，包括目录文件和数据。

    ***超级块***

    用于描述Linux文件系统的资源状态，包括文件系统的大小，空闲单元位置信息等。由以下字段构成：

    1.文件系统的容量信息，如：inode数目，数据块数目，保留块数目和块的大小等。

    2.文件系统中空闲块的数目。

    3.文件系统中部分可用的空闲块表。

    4.空闲块表中下一个空闲块号。

    5.索引节点表的大小。

    6.文件系统中空闲索引节点表

    7.空闲索引节点表中下一个空闲索引节点号

    8.超级块的锁字段，用于保证对存储单元的互斥操作

    9.空闲块表的锁字段和空闲索引节点的锁字段

    10.超级块是否被修改的标志

    11.其他字段，存放了文件系统是否完整的标志

    注：Linux关机时候要先将缓冲区数据写回文件系统，并且卸载该文件系统，如果没有卸载文件系统就关机，则很可能导致数据丢失。Linux启动的时候，在挂接(mount)一个文件系统之前首先会检查其超级块中的相应字段，如果上次没有进行卸载操作，则需要对该文件系统的完整性进行检查(fsck)。

    ********索引节点表********

    文件信息是由索引节点表来给出的，每个文件都有自己的索引节点表，在之中包含了该文件数据在磁盘上存储的位置信息，操作权限，文件所有者，操作时间等信息。索引节点表平时存储在磁盘上，在需要进行操作的时候读入内存，通常，存储在磁盘上的索引节点表称作磁盘索引节点，内存中的映像称作内存索引节点表。

    1.文件类型：普通文件，目录文件，链接文件，设备文件，管道文件等。

    2.文件链接数：记录了引用该文件的目录表项数，即记录了有多少个文件名指向该文件。

    3.文件属主标识：指出该文件的所有者ID

    4.文件属主的组标识：指出该文件所有者属组的ID

    5.文件的访问权限：系统将用户分为文件属主，同组用户和其他用户三类，每类用户可能获得对文件的一种或几种访问权限，目录文件的执行权限是指修改目录的权利。

    6.文件的存取时间：包括文件最后一次被修改的时间，最后一次被访问的时间和最后一次修改索引点的时间

    7.文件的长度：以字节表示的文件长度

    8.文件的数据块指针：文件操作的当前位置指针。

    文件描述符是Linux用于标识一个特定进程正在访问的文件，当打开一个文件或者创建一个文件，系统将返回一个文件描述符供其他操作引用，他可以用来标识其对应的特定文件。在Linux中，每个进程都可以拥有最多1024个文件描述符，并且有自己的文件描述符表，其中对于一般的进程是固定的，并且一般进程是固定的，并且是由系统自动打开的：0--标准输入文件，通常是键盘     1---标准输出文件，通常是显示屏   2----标准错误输出，一般也是屏幕

     Linux文件类型介绍

    -:普通文件，对应S_ISEEG()    l:链接文件，对应S_ISLNK()    

    c：字符设备文件,对应S_ISCHR()    s：套接字文件，对应S_ISSOCK()

    d:目录文件，对应S_SDIR()    b:块设备文件，对应S_ISBLK()

    p:管道文件，对应S_ISFIFO()