linux文件操作

linux文件操作

1.  什么是文件？linux如何看待文件？

Linux一点哲学，“一切皆为文件”；在Linux中对目录和设备的操作都等同于对文件的操作，都是使用文件描述符来进行的。

Linux文件可分为：普通文件，目录文件，链接文件，设备文件，管道文件。

2.  如何来操作文件？

C库函数的文件操作是独立于具体的操作系统平台的，不管是在DOS、Windows、Linux还是在VxWorks中都是这些函数。

Linux里主要有两种文件操作方式：系统调用、ANSI C文件操作。

(1).Linux系统调用：是指操作系统提供给用户程序调用的一组“特殊”接口，用户程序通过这组“接口”来获得操作系统内核提供的服务。例如，用户可以通过进程控制相关的系统调用来创建进程、实现进程调度、进程管理等。

为什么用户程序不能直接访问系统内核提供的服务呢？

v  由于在Linux中，为了更好地保护内核空间，将程序的运行空间分为内核空间和用户空间（也就是常称的内核态和用户态），它们分别运行在不同的级别上，在逻辑上是相互隔离的。

v  因此，用户进程在通常情况下不允许访问内核数据，也无法使用内核函数，它们只能在用户空间操作用户数据，调用用户空间的函数。

系统调用并不是直接与程序员进行交互的，它仅仅是一个通过软中断机制向内核提交请求，以获取内核服务的接口。在实际使用中程序员调用的通常是用户编程接口—API。

系统命令相对API更高了一层，它实际上一个可执行程序，它的内部引用了用户编程接口（API）来实现相应的功能。

(2).ANSI C文件操作：是所有操作系统通用的文件操作方法，它的操作是被缓冲过的，被修改的文件并不会立即反应到磁盘中，它在内存中开辟一个“缓冲区”，为程序中的每一个文件操作所使用，当执行读文件的操作时，从磁盘文件中将数据先读入内存“缓冲区”，装满后再从内存“缓冲区”依次读入接收的数据。

3.  什么是文件描述符？linux内核如何分配描述符？

当打开一个现存文件或创建一个新文件时，内核就向进程返回一个文件描述符；当需要读写文件时，也需要把文件描述符作为参数传递给相应的函数。

文件描述符是一个非负的整数，它是一个索引值，并指向在内核中每个进程打开文件的记录表。

一个进程启动时，都会打开3个文件：标准输入、标准输出和标准出错处理。

 

4.  什么是带缓存IO操作？什么是不带缓存IO操作？

不带缓存的I/O对是文件描述符操作，带缓存的I/O是针对流的。

标准I/O库就是带缓存的I/O，它由ANSI C标准说明。当然，标准I/O最终都会调用上面的I/O例程。

标准I/O库代替用户处理很多细节，比如缓存分配、以优化长度执行I/O等。

 

不带缓存IO操作：

主要用到6个函数：creat、open、read、write、lseek、close

不带缓存是指每一个函数都只调用系统中的一个函数，这些函数虽然都不是ANSI C的组成部分，但却是POSIX的组成部分。

带缓存IO操作：

标准I/O库提供缓冲的目的是尽可能减少使用read和write调用的次数，它对每个I/O流自动地进行管理，从而避免应用程序需要考虑这一点所带来的麻烦。

三种缓冲：全缓冲、行缓冲、不带缓冲

v  全缓存。当填满标准I/O缓存后才执行I/O操作。磁盘上的文件通常是全缓存的。

v  行缓存。当输入输出遇到新行符或缓存满时，才由标准I/O库执行实际I/O操作。stdin、stdout通常是行缓存的。

v  无缓存。相当于read、write了。stderr通常是无缓存的，因为它必须尽快输出。

 

一般而言，由系统选择缓存的长度，并自动分配。标准I/O库在关闭流的时候自动释放缓存。

 在标准I/O库中，一个效率不高的不足之处是需要复制的数据量。

当使用每次一行函数fgets和fputs时，通常需要复制两次数据：

       第一次是在内核和标准I/O缓存之间（当调用read和write时）

       第二次是在标准I/O缓存（通常系统分配和管理）和用户程序中的行缓存（fgets的参数就需要一个用户行缓存指针）之间。

 

5.  linux文件操作的模型能否总结出来？

1)       堵塞I/O操作模型：举例说明如果你想从一块缓冲区或内存读数据，但是其中并没有数据，进程就会挂起等待数据准备好，直到数据准备好再进行read操作；

2)       非堵塞I/O操作模型：面对缓存区或内存并无数据的情况，进程不会休眠，而是立即返回，随后以轮询的方式不断检查数据是否准备好，数据准备好后进行读操作；

3)       I/O多路转接模型：较堵塞I/O操作模型多了一个select（），select（）代替进程对文件描述符进行循环监听，当描述符准备就绪后，它返回可读条件后再进行I/O操作；

4)       信号驱动I/O模型：应用程序告诉内核，当你准备好数据后，给我发送一个信号，并调用我的信号处理函数获取数据报；

5)       异步I/O模型：不使用read，write系统接口使用aio_read系列的内核接口。内核无数据报准备好，把控制权归还应用程序，有数据报准备好就把数据包传给应用程序，返回给aio_read中定义好的函数处理程序。