APUE 学习笔记(第四章)

APUE note 4(文件和目录)

-v0.1 2014.12.21 Sherlock draft
-v0.2 2014.1.12  Sherlock add <3>
-v0.3 2014.1.13  Sherlock add <4>, <5>

这一章将文件系统的相关操作，比如文件，目录，软硬链接等等。要深入的了解这些需要
了解linux内核的相关知识。

1. 用户态和文件相关的基本数据结构是：struct stat
   可以用int stat(const char *pathname, struct stat *buf); 读出stat的内容。
   struct stat中的内容主要是对应文件的属性，一般从对应文件的inode节点得到这些
   内容。inode节点是文件系统的内容，下面的部分会提到。

2. linux有多种文件类型。目录也是一种文件，其内容是目录中的文件名。另外符号链接，
   设备文件，管道也是文件。

3. 各种ID: 每个进程相关的ID

    +--------------+-----------+------------+    |  实际用户ID   | 实际组ID   |            |    +--------------+-----------+------------+    |  有效用户ID   | 有效组ID    |  附加组ID  |    +--------------+-----------+------------+    |  ...         | ...       |  ...       |    +--------------+-----------+------------+

    一般决定文件访问权限的是第二行的有较***，一般实际*** = 有效***

    除了和进程相关的ID, 每个文件有它自己的所有者和所有组。执行文件操作时，会
    比较进程的有效***和文件的所有者和所有组，来判定是否可以执行。

    这里有个特殊的文件属性位，当设置该位的时候，执行该文件的进程会自动把自己
    的有效用户ID设置成文件的所有这ID。文件的这个位一般用来提升执行权限，完成
    一些功能。比如/usr/bin/passwd

    test@Latitude-D630:~$ ls -l `which passwd`
    -rwsr-xr-x 1 root root 45420  2月 17  2014 /usr/bin/passwd

    一般的用户可以用passwd去改自己的密码，但是修改密码要写/etc/shadow文件，

    test@Latitude-D630:~$ ls -l /etc/shadow
    -rw-r----- 1 root shadow 1513 12月 21 23:59 /etc/shadow
    
    可以看到/etc/shadow的所有者是root，且其他人不可以写。可以看到
    /usr/bin/passwd的可执行位是's', 这表示文件/usr/bin/passwd的特殊文件属性位
    被设定，这样当普通用户执行passwd命令时当前进程把自己的有效用户ID提升成
    root, 执行完后再恢复自己的ID。给文件加该属性要用chmod u+s file。

4. umask.
   文件和目录创建时的默认属性一般是666和777。umask值可以去掉对应的读写执行
   权限，比如现在的umask值是：022，那么同组用户和其他用户没有了写权限。
   现在新建一个文件，得到的属性是644。使用umask命令可以查看当前shell的umask值，
   使用umask *** 可以修改当前的umask值。

5. 文件系统[1]

  有关文件系统的进一步介绍，可以参考[1]

  +----------------+------------------+--------------------+  |      分区       |       分区        |      分区          |  +----------------+------------------+--------------------+           boot block           +--------+----------+-----------+-------------+--------------+  文件系统 | 自举块    |  超级块  |  柱面1     |    柱面2     |     ...      |           +--------+----------+-----------+-------------+--------------+  +-------------+-------------+------------+-----------+---------+----------+  | 超级块副本    |  配置信息    |  i节点图    |  块位图    |  i节点   |  数据块   |  +-------------+-------------+------------+-----------+---------+----------+

  上图根据APUE插图得到，一个磁盘可以划分几个分区，每个分区上可以部署不同的
  文件系统，文件系统的每个柱面中又有超级块副本，...，i节点，数据块等内容

  主要关注i节点和数据块，i节点存放文件的属性，数据块存放文件的内容。

  文件的根文件系统和磁盘上的根文件系统有说明区别？
  只是存储数据的介质不同，在挂载文件系统的时候加入的数据读写的回调函数不同。

  在ubuntu的根文件系统中有/boot/initrd.img-XXX, /boot/initrd.img-XXX是一个最小
  根文件系统, 它基本作用是在内核起来之时挂载的第一个文件系统，在这个文件系统中
  有必要的工具加载挂载磁盘文件系统需要的驱动。之后内核就可以挂载磁盘中真正的
  根文件系统了。这样内核里一开始就不用放相关的驱动了，initrd.img文件系统里，
  其实是使用的udev的机制，动态的识别系统外设，然后动态的加载所需要的内核驱动。
  之前内核驱动都已经以模块的形式编译。有关initrd.img的内容可以参考内核文档[2]

  制作一个文件上的文件系统, 相关的命令：
  dd mkfs.ext4 mount cp umount

6. 符号链接和硬链接

   创建一个B指向A的软连接, 可以建立指向文件和目录的软连接。软连接和硬连接的实质
   区别是，硬链接只有一个inode节点，软链接的文件/目录本身的inode和软链接本身的
   inode不同。

   ln -s A B  /* A <-- B */

7. 文件的时间有：文件最后访问时间，文件最后修改时间，文件inode节点最后修改时间。

reference:
[1] Linux C编程一站式学习
[2] linux/Documentation/initrd.txt