Unix文件系统和pwd命令实现详解

我看看怎么个事 發表於 2017-4-1 15:01:40

1. 对于用户来讲Unix系统中硬盘上的文件组成一棵目录树。每个目录能包含文件和其他子目录。
目录树的深度几乎没有限制，当然如果你所创建的目录树太深，系统就会提醒超过范围，并停止执行，以下脚本经测试有效
while true
do
mkdir deep_well
cd deep_well
done
我运行了几秒后，中断系统提示超过目录树范围。
2. 一个磁盘可以划分为N多扇区，每个扇区有512字节。扇区是磁盘上的基本存储单元，我们可以将每个扇区进行编号，这样磁盘就变为
一系列编了号的块的组合。
3. 磁盘块上存储文件时，按照一定的规律。
每个文件系统分为3部分：超级块，i-节点表，数据区。
超级块：存放文件系统本身的信息，比如记录了每个区域的大小，或未被使用的磁盘块的信息。（不同版本稍有差别）
i-节点表：每个文件都有其属性，大小，最近修改时间等等，这些被存储在ino_t 的结构体中，所有的i-节点都有一样的大小，i-节点表就是这样一些节点的列表。
（表中的每个i-节点都通过位置来标志，例如标志为2的i-节点位于文件系统i-节点表中的第3个位置）
数据块：存放文件内容，因为块的大小一定，所以有时一个文件会分布在多个磁盘上。
4. 创建一个文件的4个步骤：
存储属性：内核先找到一个空的i-节点，把文件的属性信息填入其中；
存储数据：从磁盘上找出空闲块，把文件数据复制进去；
记录分配情况：内核在i-节点的磁盘分布区记录了刚刚的磁盘编号
添加文件名到目录：将（i-节点号，文件名）添加到目录。
5. cat，more等一些命令的实现思想：
cat name
在目录中寻找文件名，
定位到相应文件名的i-节点号；
根据i-节点号里面获得文件属性，查看权限，若权限不够则open()函数返回1，打开失败，停止；
根据i-节点里面磁盘位置访问文件位置的数据块
一遍遍调用read读取数据（可以存放到缓冲区）
6. 大文件的存储
如果一个文件需要14个编号的磁盘块来存储，但是i-节点值包含13个项的分配链表，这时候，我们可以将前10个放到i-节点里，其他4个放到一个数据块里面，在i-节点的第
11位写上指向存那4个编号的块。则我们实际用了10+4+1个数据块，那个多出来的叫：间接块。
同理，间接块饱和时，我们可以设置二级间接块，，，
7. 文件在目录中的含义
目录包含（i-节点号，文件名）的入口，即目录包含的是文件的引用，每个应用称为链接。
8. 目录包含子目录的含义
目录包含指向子目录i-节点的链接。
9. 目录有个父目录的含义：
目录包含..的链接，即指向父目录。
10. 文件没有名字只有i-节点号，但是链接可以有名字，一个文件可以有多个链接（他们的名字也可以不同，但是他们指向一个文件，对他们的操作就是对源文件的操作）
11. Unix系统可以包含多个文件系统，每个文件系统都是一棵独立的树，都有根目录，但是系统可以将他们整合成一棵大树，即一个树的根装载到另一个数的某个节点上。mount
12 符号链接通过文件名引用文件，可以跨越文件系统，也可以指向目录。相当于windows中快捷方式。
硬链接是将目录链接到树的指针，同时也是将文件名和文件本身链接起来的指针。通过对i-节点号引用文件。
13 .与目录树相关的命令和系统调用
命令 mkdir
实现头文件 #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h>
函数原型 int res=mkdir (char *path,mode_t mode);
命令 rmdir 删除一个目录，这个目录必须是空的
实现头文件#include <unistd.h>
函数原型int res=rmdir (const char* path);
命令 rm 减少相应i-节点连接数，若此时节点书减为0，就释放数据块和节点。不能用来删除目录
实现头文件#include <unistd.h>
函数原型int res=unlink (const char *path);
命令 ln 不能用来生成目录的链接。
实现头文件#include <unistd.h>
函数原型 int res=link (const char *old,const char *new);
命令 mv 删除原来的目录，复制到新的里面
实现头文件#include <unistd.h>
函数原型int res=rename (const char* from,const char *to);
原理：复制链接到新的名字/位置再删除原来的链接
if(link("x","z")!=-1)
unlink("x");
命令 cd 对进程有影响，对目录本身没有影响
实现头文件 #include <unistd.h>
函数原型 int res=chdir (const char *path);
14. pwd 命令的实现
#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;
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='\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;
}
运行结果：
caoli@caoli-laptop:~/workspace/test$ ./pwd1
/home/caoli/workspace/test
caoli@caoli-laptop:~/workspace/test$

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