Unix环境高级编程——第四章 目录和文件

第四章 文件和目录

#include <sys/stat.h>int stat(const char *restrict pathname, struct stat *restrict buf);int fstat(int fd, struct stat *buf);int lstat(const char *restrict pathname, struct stat *restrict buf);

        stat函数返回pathname文件有关的信息结构，lstat返回符号链接有关信息，而不是符号链接应用的文件
Unix中一切皆为对象，文件信息结构如下：

struct stat  {  mode_t st_mode;//文件类型，模式字  ino_t st_ino;//i节点号  dev_t st_dev;//设备号（文件系统）  dev_t st_rdev;//特殊文件设备号，SUS XSI扩展  nlink_t st_nlink;//i节点连接计数，硬链接  uid_t st_uid;//文件所有者ID  gid_t st_gid;//文件组所有者ID  off_t st_size;//文件大小（字节）  time_t st_atime;//最后访问时间  time_t st_mtime;//最后修改时间  time_t st_ctime;//文件状态最后访问时间  time_t st_blksize;//SUS XSI扩展  time_t st_blocks;//SUS XSI扩展  }

文件类型：ls命令 测试宏；POSIX.1允许将IPC对象（如消息队列，信号量）表示为文件，但是Linux，FreeBSD，Solaris，MacOS都不将这些对象表示为文件。
1）普通文件 -  S_ISREG(stat.st_mode)
2）目录文件 d  S_ISDIR()
3）块文件 b    S_ISCHR()  这种文件提供对设备（如磁盘）带缓冲的访问，每次访问以固定长度为单位进行。
4）字符文件 c  S_ISBLK()  提供对设备不带缓冲的访问，访问长度可变。
5）FIFO f     S_ISFIFO()  命名管道（named pipe），用于IPC
6）套接字 s    S_ISSOCK()
7）符号链接 l  S_ISLNK()


重要问题（用户和组）
弄清楚的概念，


与进程相关联的ID
1) 实际用户ID   登录时取自口令文件/etc/passwd
2）实际组ID    登录时取自口令文件/etc/passwd
3）有效用户ID
4）有效组ID
5）附加组ID
6）保存的设置用户ID 在执行程序是包含了有效用户ID和有效组ID的副本，setuid函数
7）保存的设置组ID


        通常有效用户ID等于实际用户ID，有效组ID等于实际组ID。但是当执行一个文件程序（可执行文件）时，文件模式自的两位：设置用户ID位，
设置组ID位。当他们设置时，其含义是，当执行此文件时，将进程的有效用户ID（有效组ID）设置为文件所有者的用户ID（组ID）。
运行设置用户ID程序的进程通常得到额外的权限。


文件访问权限（九位）
文件所有者owner/user 文件所有者所在的组成员group 其他成员other
owner:S_IRUSR S_IWUSR S_IXUSR
group:S_IRGRP S_IWGRP S_IXGRP
other:S_IROTH S_IWOTH S_IXOTH


目录的执行权限位常被称为搜索位：要打开文件a，则包含a的目录用户都必须具有可执行权限。
目录的读权限和执行权限.
注意：
打开文件权限位（O_RDONLY，O_WRONLY，O_RDWR）
对文件指定O_TRUNC标志，文件必须具有写权限
在目录中创建文件，该目录必须具有写权限和执行权限
使用open或creat创建新文件时，新文件的用户ID为进程的有效用户ID；新文件的组ID可以是进程的有效组ID，可以使他所在目录的组ID。


当open打开文件时，内核以进程的有效用户ID和有效组ID为基础执行其访问权限测试。

#include <unistd.h>int access(const char *pathname, int mode);//按照实际用户ID和实际组ID进行访问权限测试。

mode的值：
R_OK：测试读权限
W_OK：测试写权限
X_OK：测试执行权限
F_OK：测试文件是否存在


#include <sys/stat.h>
mode_t umask(mode_t cmask);--设置文件模式创建屏蔽字，返回以前的值，无出错返回
文件模式创建屏蔽字，与每个进程相关联。cmask是9个常量的按位或。
文件模式创建屏蔽字为1的位，文件的mode相应位关闭。

#include <sys/stat.h>int chmod(const char *pathname, mode_t mode);//更改现有文件的访问权限int fchmod(int fd, mode_t mode);

mode_t的位（除了文件访问权限位9位，以外还有六位）
S_IRWXU    用户读写执行
S_IRWXG    组读写执行
S_IRRWXO   其它读写执行


S_ISUID    执行时设置用户ID
S_ISGID    执行时设置组ID
S_ISVTX    保存正文（站住位）


/* 改变文件的用户ID和组ID */

#include <unistd.h>int chown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);int fchown(int fd, uid_t owner, gid_t group);int lchown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);/* 文件截短,将文件截断为length */#include <unistd.h>int truncate(const char *pathname, off_t length);int truncate(int fd, off_t length);

文件空洞，由所设置的偏移量超过文件尾端，并写了某些数据后造成的。du命令，查看文件占用的磁盘块数。


下面是个重要问题！——文件系统
Unix文件系统（Unix file system），BSD快速文件系统
        磁盘0号扇区称为主引导记录（Master Boot Record，MBR），MBR的结尾是分区表（给出每个分区的起始地址和结束地址）。
表中的一个分区被标记为活动分区。计算机被引导时，BIOS读入并执行MBR，MBR确定活动分区，读入其第一个块，称为引
导块并执行。引导块中的程序将装载该分区的操作系统，保留引导块，可以保证以后可以安装操作系统。
超级块，保存文件系统重要参数。
文件系统空闲块，位图形式或指针列表
分区（引导块，超级块，文件系统空闲块，其它）


一个磁盘分成几个分区，每个分区包含一个文件系统。文件系统格式：
自举块（引导块） 超级块 柱面组0 柱面组1 ... 柱面组n


i节点，包含了大多数与文件有关的信息：文件类型，文件访问权限位，文件长度，指向该文件所占用的数据块的指针。
目录项，存放文件名和i节点编号。


每个文件系统对它们的i节点进行编号，目录项中的i节点指向同一文件系统中相应的i节点，不能使一个目录项指向另一个文件系统的i节点。
ln命令不能跨越文件系统。


普通文件链接计数和目录文件的链接计数
mkdir test
当前目录 .  链接计数2 任何一个页目录（不含任何子目录和文件的目录）的链接计数总是2  test/. ; test/..
上级目录 .. 链接计数3 不解释 ../. ; ../.. ; ../test


创建指向现有文件的链接（硬链接）

#include <unistd.h>int link(const char *path, const char *newpath);int unlink(const char *pathname);//删除一个现有的目录项int remove(const char *pathname);//对文件unlink，对于目录与rmdir

POSIX.1 允许实现支持跨文件系统的链接，但是多实现要求六个路径名在同一文件系统中。
如果实现支持创建指向一个目录的硬链接，也仅限于root用户。理由是可能在文件系统中形成循环，而大多数处理文件系统的
程序都不能处理这种情况，很多文件系统实现不允许目录硬链接。


为了避开硬链接的限制，引入符号链接。（文件系统限制，目录限制）


每个文件保持有时间
st_atime：文件数据的最后访问时间
st_mtime：文件数据的最后修改时间
st_ctime：i节点状态的最后更改状态
i节点状态（文件的访问权限，用户ID，链接数）

#include <utime.h>int utime(const char *pathname, const struct utimbuf *times);//改变一个文件的访问和修改时间struct utimbuf{    time_t actime;//访问时间    time_t modtime;//修改时间}