Linux文件系统(1)

Linux文件系统(1)

📟作者主页：慢热的陕西人

🌴专栏链接：Linux

📣欢迎各位大佬👍点赞🔥关注🚓收藏，🍉留言

本博客主要内容从系统层面重新认识我们的文件系统

文章目录

  • Linux文件系统(1)
    • 我们先问几个问题：
    • 一些现有的结论
    • 快速回忆C文件操作
    • 系统的文件接口
    • 总结

我们先问几个问题：

①你真的理解文件原理和操作了吗?

②是不是只有C/C++有文件操作呢？有没有一种统一的视角去看所有的语言的文件操作呢？

③操作文件的时候，第一件事，都是打开文件，打开文件是做什么呢？如何理解呢？

一些现有的结论

①文件 = 内容 + 属性 —>针对文件的操作，对内容的操作，对属性的操作。

②当文件没有被操作的时候，文件一般在什么位置？磁盘

③当我们对文件进行操作的时候，文件需要在哪里？内存，冯诺依曼体系结构决定了。

④当我们对文件进行操作的时候，文件需要提前被load到内存，load是内容还是属性？至少得有属性。

⑤当我们对文件进行操作的时候，文件需要提前被load到内存，是不是只有我们一个人在load呢？不是，内存中一定存在着大量不同的文件的属性。

⑥所以综上所述，打开文件就是将文件的核心的属性和一些内容load到内存，OS内部一定会同时存在大量的被打开的文件，那么操作系统要不要管理这些被打开的文件呢？先描述再组织！

先描述：先构建在内存中的文件结构体(对象) struct XXX{就可以从磁盘来， struct file * next}；

a.每一个被打开的文件，都要在OS内对应文件对象的struct结构体，可以将所有的struct file结构体用某种数据结构链接起来----，在OS内部，对被打开的文件进行管理，就被转换成了对链表的增删查改。

结论：文件被打开，OS要为被打开的文件，创建对应的内核数据结构，

struct file
{
    //各种属性
    //各种链接关系
}

⑦文件其实可以被分为两大类：磁盘文件和内存文件(被我们打开的文件)。

⑧文件被打开，是谁在打开？OS，是谁让操作系统打开的呢？进程

⑨我们之前的所有的文件操作，都是进程和被打开文件的关系。

⑩进程和被打开文件的关系：struct struct_task和struct file的关系

快速回忆C文件操作

①fopen函数:用于打开文件的函数

image-20231112175415441

一些参数：

image-20231112184405352

②perror函数:用于将错误码装化成对用的strerror

image-20231112175639963

③fclose函数

image-20231112180051947

④fputs函数：向文件中写入

image-20231112180231175

写一个程序尝试向文件中写入字符串：

运行结果：

image-20231112181203458

查看文件大小的命令:du -参数 文件名, 参数是单位，比如m，k等，例如我们刚刚这个文件就是1m

[mi@lavm-5wklnbmaja lesson7]$ du -m log.txt
1	log.txt

⑤snprintf函数：向字符串中写入(C语言的格式化支持的很好)

1.第一个函数是向屏幕输出

2.第二函数是向文件输出

3.第三个函数是向字符串(缓冲区)输出

4.第四个函数是向字符串(缓冲区)中输出n个字符

image-20231112182333353

尝试使用一下：

#include<stdio.h>    
    
#define LOG "log.txt"    
    
int main()    
{    
  //w：默认写方式打开文件，如果文件不存在，就创建它    
  //默认如果只是打开，文件内容会自动被清空    
  //同时，每次进行写入的时候，都会从最开始开始写入     
  FILE *fp = fopen(LOG, "w");    
  if(fp == NULL)    
  {    
    perror("fopen"); // fopen:xxxx    
    return 0;    
  }    
    
  //正常进行文件操作    
  const char* msg = "hello xupt, hello xiyou";                                                                                                                 
  int cnt = 5;    
  while(cnt)    
  {    
    fprintf(fp, "%s : %d : xupt \n", msg, cnt);    
   // fputs(msg, fp);    
    cnt--;    
  }    
    
  fclose(fp);    
  return 0;    
}

运行结果：

image-20231112182923960

snprintf的使用：

#include<stdio.h>    
    
#define LOG "log.txt"    
    
int main()    
{    
  //w：默认写方式打开文件，如果文件不存在，就创建它    
  //默认如果只是打开，文件内容会自动被清空    
  //同时，每次进行写入的时候，都会从最开始开始写入     
  FILE *fp = fopen(LOG, "w");    
  if(fp == NULL)    
  {    
    perror("fopen"); // fopen:xxxx    
    return 0;    
  }    
    
  //正常进行文件操作    
  const char* msg = "hello xupt, hello xiyou";    
  int cnt = 5;    
  while(cnt)    
  {    
    char buffer[256];    
    snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%s : %d\n", msg , cnt);                                                                                                  
    fputs(buffer, fp);    
   // fprintf(stdout, "%s : %d : xupt \n", msg, cnt);    
   // fputs(msg, fp);    
    cnt--;    
  }    
    
  fclose(fp);    
  return 0;    
}

运行结果：

image-20231112184036214

⑥stdout

那么我们观察到它们的类型都是我们对应的FILE，因为在Linux系统中一切皆文件，接下来我们尝试用fprintf函数向stdout中输出一些字符串看看

image-20231112183052514

代码：

#include<stdio.h>    
    
#define LOG "log.txt"    
    
int main()    
{    
  //w：默认写方式打开文件，如果文件不存在，就创建它    
  //默认如果只是打开，文件内容会自动被清空    
  //同时，每次进行写入的时候，都会从最开始开始写入     
  FILE *fp = fopen(LOG, "w");    
  if(fp == NULL)    
  {    
    perror("fopen"); // fopen:xxxx    
    return 0;    
  }    
    
  //正常进行文件操作    
  const char* msg = "hello xupt, hello xiyou";    
  int cnt = 5;    
  while(cnt)    
  {    
    fprintf(stdout, "%s : %d : xupt \n", msg, cnt);                                                                                                            
   // fputs(msg, fp);    
    cnt--;    
  }    
    
  fclose(fp);    
  return 0;    
}

运行结果：

直接向屏幕输出了字符串

image-20231112183450307

⑦fgets函数

把文件中的信息写入到缓冲区中

代码：

#include<stdio.h>    
    
#define LOG "log.txt"    
    
int main()    
{    
  //w：默认写方式打开文件，如果文件不存在，就创建它    
  //1.默认如果只是打开，文件内容会自动被清空    
  //2.同时，每次进行写入的时候，都会从最开始开始写入     
  //a:不会清空文件，每次都从文件的结尾开始写入     
  //r:以读的形式，打开文件    
  FILE *fp = fopen(LOG, "r");    
  if(fp == NULL)    
  {    
    perror("fopen"); // fopen:xxxx    
    return 0;    
  }    
    
    
  while(1)    
  {    
    char line[128];    
    if(fgets(line, sizeof(line), fp) == NULL) break;    
    else printf("%s", line);    
  }    
   fclose(fp);
  return 0;
}

运行结果：

image-20231112185104125

那么到此结束，开始系统的文件操作

系统的文件接口

①open

pathname:表示要打开的文件路径+文件名

flag:代表打开文件的方式

image-20231112185909086

返回值：

返回一个文件描述符，-1表示错误，然后回设置error

image-20231112190103226

参数：

这些参数都是一些宏定义，所以函数参数的类型是int，他们分别对应一些含义，这只是其中一部分。

这些参数被称为标志位，类似于之前介绍的位图，每个参数对应一个比特位。

我们如果要传多个标志位：直接将他们|运算一下即可。

image-20231112190508804

image-20231112190641570

OS一般如何让用户给自己传递标志位的？

1.我们怎么做的？

2.系统怎么做的？我们用一个比特位表示一个标记位，那么一个int类型就可以表示32个标志位(位图)。

接下来一个小demo1实际操作演示一下：

#include<stdio.h>

#define ONE 0x1
#define TWO 0x2
#define THREE 0x4
#define FOUR 0x8
#define FIVE 0x10
    
void Print(int flag)    
{    
  if(flag & ONE) printf("hello 1\n");    
  if(flag & TWO) printf("hello 2\n");    
  if(flag & THREE) printf("hello 3\n");    
  if(flag & FOUR) printf("hello 4\n");    
  if(flag & FIVE) printf("hello 5\n");    
}    
    
int main()    
{    
  Print(ONE);   //打印1 
  printf("-------------------------------\n");    
  Print(TWO);    //打印2
  printf("-------------------------------\n");    
  Print(THREE);    //打印3
  printf("-------------------------------\n");    
  Print(FOUR);    //打印4
  printf("-------------------------------\n");    
  Print(FIVE);    //打印5                                                                                                                                      
  printf("-------------------------------\n");    
  Print(ONE | TWO | THREE | FOUR | FIVE);   //打印12345  
  printf("-------------------------------\n");    
  Print(ONE | THREE | FIVE); //打印135
  return 0;    
}

运行结果：

image-20231112192748966

那么其实flag就是如此工作的。

尝试使用一下：

#include<stdio.h>    
#include<errno.h>    
#include<string.h>    
#include<stdlib.h>    
#include<sys/types.h>    
#include<sys/stat.h>    
#include<unistd.h>    
    
#include<fcntl.h>    
//系统方案    
    
#define LOG "log.txt"    
    
int main()    
{    
  int fd = open(LOG, O_WRONLY);    
    
  printf("fd : %d errno : %d errnostring: %s\n", fd, errno, strerror(errno));                                                                                  
    
  close(fd);    
  return 0;    
}

我们查看结果却返回了-1，原因是：open函数不会创建文件，没有的指定文件的时候就会报错！

image-20231112194839982

我们创建了一个之后或者我们在参数中加上O_CREAT

  int fd = open(LOG, O_WRONLY | O_CREAT);

image-20231112194856013

但是我们去尝试查看这个文件的时候：

image-20231112195241507

那么我们可以使用open的一个重载：int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

第三个参数mode是我们可以给予文件的默认权限：比如我们给个0666:

  int fd = open(LOG, O_WRONLY | O_CREAT, 0666);

image-20231112195528363

但是我们发现文件log.txt的权限却不是0666，原因其实是因为文件的权限还受umask的影响：默认权限&(~mask)

我们查看一下umask是否是2：果然如此我们把它改成0000在运行一下程序看看

image-20231112195724141

是我们想要的结果了!

image-20231112195825596

其实我们已经可以猜到：各种语言中的文件操作其实内部都是封装了操作系统给的接口，每个语言都进行了自己的个性化，所以每个语言的文件操作都不尽相同，但是底层都是封装了操作系统给的接口！

②write：操作系统提供的，向文件写入的接口

fd：文件描述符

buf：缓冲区

count: 写入缓冲区的大小

那么write的功能就是：将缓冲区buf中的count个字节的信息，写入到open返回的fd的对应的文件

返回值：表示实际写入了多少字节，写入失败返回-1

image-20231112200426541

代码：

#include<string.h>    
#include<stdlib.h>    
#include<sys/types.h>    
#include<sys/stat.h>    
#include<unistd.h>    
    
#include<fcntl.h>    
//系统方案    
    
#define LOG "log.txt"    
    
int main()    
{    
  int fd = open(LOG, O_WRONLY | O_CREAT, 0666);    
    
  printf("fd : %d errno : %d errnostring: %s\n", fd, errno, strerror(errno));    
    
    
  //写入    
  const char * msg = "hello xupt";    
  int cnt = 5;    
  while(cnt)    
  {    
    char line[128];    
    snprintf(line, sizeof(line), "%s , %d \n", msg, cnt);    
    
    write(fd, line, strlen(line));    
                                                                                                                                                               
    cnt--;    
  }

运行结果：

image-20231112201547388

那么其实这里涉及到一个问题：就是我是否要往 write(fd, line, strlen(line));中的strlen(line) + 1，结论是不需要的。因为\0是C语言的标准，操作系统内部没有\0的标准。所以不需要去+1；

另外：我们这里的调用int fd = open(LOG, O_WRONLY | O_CREAT, 0666);,不会对文件做清空，如果我们要打开的时候清空，只需要加上参数O_TRUNC;

就是这样：int fd = open(LOG, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666); 等价于我们的fopen(filename, "w");

我们的：fopen(filename, "a"); 等价于int fd = open(LOG, O_WRONLY |O_APPEND | O_CREAT, 0666);

③read:将文件中的信息整体读取到缓冲区buf中；

image-20231112203754608

代码：

#include<sys/stat.h>    
#include<unistd.h>    
    
#include<fcntl.h>    
//系统方案    
    
#define LOG "log.txt"    
    
int main()    
{    
  //int fd = open(LOG, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);    
  int fd = open(LOG, O_RDONLY, 0666);    
    
  printf("fd : %d errno : %d errnostring: %s\n", fd, errno, strerror(errno));    
    
    
//读取    
    
  char buf[1024];    
    
  ssize_t n = read(fd, buf, sizeof(buf) - 1); //使用操作系统进行IO的时候，要注意\0问题    
  if(n > 0)    
  {    
    buf[n] = '\0';    
    
    printf("%s", buf);    
  }    
   return 0;
}

运行结果：

image-20231112204423201

总结

接下来我们可以回答开始的三个问题：

①你真的理解文件原理和操作了吗?

文件原理和操作是需要从操作系统的角度去学习，我们从语言角度学习的远远不够。

②是不是只有C/C++有文件操作呢？有没有一种统一的视角去看所有的语言的文件操作呢？

并不是，所有的编程语言都有自己的文件操作，其实他们都是对操作系统文件操作的封装。所以我们从操作系统的角度去统一认识文件操作。

③操作文件的时候，第一件事，都是打开文件，打开文件是做什么呢？如何理解呢？

打开文件就是将文件的属性和一些内容加载到内存，创建对应的struct_file；

到这本篇博客的内容就到此结束了。
如果觉得本篇博客内容对你有所帮助的话，可以点赞，收藏，顺便关注一下！
如果文章内容有错误，欢迎在评论区指正

在这里插入图片描述

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：/a/136474.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

java的类和继承构造

java的类和继承构造

一些小技巧 类和对象 什么是类&#xff0c;对象&#xff0c;方法&#xff1f; 在下面的 Java 代码中&#xff0c;定义了一个名为 Person 的类&#xff0c;并提供了构造方法来初始化对象的属性。类中定义了 eat、sleep 和 work 三个方法&#xff0c;用于表示人的行为。在 main 方…
阅读更多...
为什么Android 手机这么慢？如何提高 Android 手机的运行速度

为什么Android 手机这么慢？如何提高 Android 手机的运行速度

速印机&#xff08;理想、荣大等&#xff09;、复印机&#xff08;夏普、东芝、理光、佳能、震旦等全系列&#xff09;、打印机、扫描仪、传真机、多媒体教学一体机、交互式电子白板、报警器材、监控、竞业达监考设备及其它监考设备、听力考试设备、特种安防设备维护及维修。吴…
阅读更多...
JavaScript_动态表格_添加功能

JavaScript_动态表格_添加功能

1、动态表格_添加功能.html <!DOCTYPE html> <html lang"en"> <head><meta charset"UTF-8"><title>动态表格_添加功能</title><style>table{border: 1px solid;margin: auto;width: 100%;}td,th{text-align: ce…
阅读更多...
Django 基于ORM的CURD、外键关联，请求的生命周期

Django 基于ORM的CURD、外键关联，请求的生命周期

文章目录 基于ORM进行的CURDORM外键关联Django请求的生命周期流程图 基于ORM进行的CURD 本质上就是通过面向对象的方式&#xff0c;对数据库的数据进行增、删、改、查。 这里将会将我们之前所有内容结合到一起&#xff0c;首先确保基于上序操作已经建立好了UserInfo表&#xff…
阅读更多...
odoo16 库存初始化 excel导入问题2

odoo16 库存初始化 excel导入问题2

产品导入模板： excel内容: 导入测试 查看可能的值，发现没有ml，在计量单位中增加ml选项（不选创建，知道为什么不，仔细想想，创建不知ml是什么单位） 位置不能在此导入，故取消 测试正常 导入成功 总结：产品导入时，位置无法指定，只建产品名称，计量单位，采购单位，
阅读更多...
自定义Graph Component：1.1-JiebaTokenizer具体实现

自定义Graph Component：1.1-JiebaTokenizer具体实现

JiebaTokenizer类继承自Tokenizer类&#xff0c;而Tokenizer类又继承自GraphComponent类&#xff0c;GraphComponent类继承自ABC类&#xff08;抽象基类&#xff09;。本文使用《使用ResponseSelector实现校园招聘FAQ机器人》中的例子&#xff0c;主要详解介绍JiebaTokenizer类…
阅读更多...
python工具CISCO ASA设备任意文件读取

python工具CISCO ASA设备任意文件读取

​python漏洞利用 构造payload&#xff1a; /CSCOT/translation-table?typemst&textdomain/%2bCSCOE%2b/portal_inc.lua&default-language&lang../漏洞证明&#xff1a; 文笔生疏&#xff0c;措辞浅薄&#xff0c;望各位大佬不吝赐教&#xff0c;万分感谢。 免…
阅读更多...
golang Copier 数据复制

golang Copier 数据复制

Copier I am a copier, I copy everything from one to another Copier是golang实现的&#xff0c;实现不同数据结构之间数据复制的工具包 github地址 使用方法 以User和Employee之间相互复制为例 使用的版本为 v0.3.5 入门 package mainimport ("fmt""git…
阅读更多...
DevChat 初探之 RBAC 模型的实现

DevChat 初探之 RBAC 模型的实现

今天我们来尝试一款编程辅助助手 DevChat, 看能不能提升咱们的日常编程效率。作为一款编程助手&#xff0c;我们来看看它与 Copilot, CodeWhisperer 同领域产品的一些区别和特色。定个小目标&#xff0c;通过 DevChat 实现一个简单的 RBAC 模型&#xff0c;小试牛刀一下&#x…
阅读更多...
Acer宏碁Aspire A715-75G笔记本工厂模式原厂Windows10预装OEM系统2004带恢复功能

Acer宏碁Aspire A715-75G笔记本工厂模式原厂Windows10预装OEM系统2004带恢复功能

下载链接&#xff1a;https://pan.baidu.com/s/1nJFd25lElc1VAPf_RqSDYA?pwdd05h 提取码&#xff1a;d05h 原装出厂系统自带所有驱动、Office办公软件、出厂主题壁纸、系统属性Acer宏基专属的LOGO标志、 Acer Care Center、Quick Access等预装程序 所需要工具&#xff1a…
阅读更多...
kubenetes-kubelet组件

kubenetes-kubelet组件

一、kubelet架构 每个节点都运行一个kubelet进程&#xff0c;默认监听10250端口&#xff0c;kubelet作用非常重要&#xff0c;是节点的守护神。 接收并执行 master发来的指令。管理Pod及Pod中的容器。每个kubelet进程会在API Server 上注册节点自身信息&#xff0c;定期向mast…
阅读更多...
mysql讲解2 之事务 索引 以及权限等

mysql讲解2 之事务 索引 以及权限等

系列文章目录 mysql 讲解一 博客链接 点击此处即可 文章目录 系列文章目录一、事务1.1 事务的四个原则1.2 脏读 不可重复读 幻读 二、索引三,数据库用户管理四、mysql备份 一、事务 1.1 事务的四个原则 什么是事务 事务就是将一组SQL语句放在同一批次内去执行 如果一个SQ…
阅读更多...
常见后缀名总结 为你指点迷津

常见后缀名总结 为你指点迷津

相信在日常的学习和工作中&#xff0c;大家一定会遇到各种各样的文件类型&#xff0c;他们的后缀名类型各不相同&#xff0c;诸多陌生的文件格式经常让大家不知道他们存在于电脑的意义&#xff0c;想删又没法删&#xff0c;想执行又无法执行。 今天&#xff0c;学长就带领大家一…
阅读更多...
笔记：AI量化策略开发流程-基于BigQuant平台（二）

笔记：AI量化策略开发流程-基于BigQuant平台（二）

五、模型训练股票预测 完成了数据处理&#xff0c;接下来就可利用平台集成的各算法进行模型训练和模型预测啦。本文将详细介绍“模型训练”、“模型预测”两大模块操作、原理。 模型训练和模型预测是AI策略区别于传统量化策略的核心&#xff0c;我们通过模型训练模块利用训练…
阅读更多...
c语言练习11周（6~10）

c语言练习11周（6~10）

输入任意字串&#xff0c;将串中除了首尾字符的其他字符升序排列显示&#xff0c;串中字符个数最多20个。 题干 输入任意字串&#xff0c;将串中除了首尾字符的其他字符升序排列显示&#xff0c;串中字符个数最多20个。输入样例gfedcba输出样例gbcdefa 选择排序 #include<s…
阅读更多...
每日一题(LeetCode)----数组--长度最小的子数组

每日一题(LeetCode)----数组--长度最小的子数组

每日一题(LeetCode)----数组–长度最小的子数组 1.题目&#xff08; 209.长度最小的子数组&#xff09; 给定一个含有 n 个正整数的数组和一个正整数 target 。 找出该数组中满足其总和大于等于 target 的长度最小的 连续子数组 [numsl, numsl1, ..., numsr-1, numsr] &…
阅读更多...
深度解析找不到msvcp120.dll相关问题以及解决方法

深度解析找不到msvcp120.dll相关问题以及解决方法

​在计算机使用过程中&#xff0c;我们经常会遇到一些错误提示&#xff0c;其中之一就是“msvcp120.dll丢失”。这个错误通常会导致某些应用程序无法正常运行&#xff0c;给用户带来很大的困扰。那么&#xff0c;如何解决msvcp120.dll丢失的问题呢&#xff1f;本文将为大家介绍…
阅读更多...
手机地磁传感器与常见问题

手机地磁传感器与常见问题

在手机中&#xff0c;存在不少传感器&#xff0c;例如光距感&#xff0c;陀螺仪&#xff0c;重力加速度&#xff0c;地磁等。关于各传感器&#xff0c;虽功能作用大家都有所了解&#xff0c;但是在研发设计debug过程中&#xff0c;却总是会遇到很多头疼的问题。关于传感器&…
阅读更多...
BM65 最长公共子序列（二）

BM65 最长公共子序列（二）

动态规划 BM65 最长公共子序列&#xff08;二&#xff09; 这道题是动态规划的典型例题。 思路 题目要求获取最长公共子序列&#xff0c;我们要先求最长公共子序列的长度&#xff0c;然后根据这个长度倒推从而获取这个子序列。注意&#xff1a;子序列不是子串&#xff0c;子…
阅读更多...
C语言进阶

C语言进阶

数组 在基础篇说过&#xff0c;数组实际上是构造类型之一&#xff0c;是连续存放的。 一维数组 定义 定义格式&#xff1a;[存储类型] 数据类型 数组名标识符[下标]; 下面分模块来介绍一下数组的定义部分的内容。 1、初始化和元素引用&#xff1a; 可以看到数组是连续存储…
阅读更多...
最新文章

Copyright @ 2022~2023