南邮 | 操作系统实验四：文件系统

1. 学习LINUX系统下对文件进行操作的各种命令和图形化界面的使用方法。
2. 深入学习和掌握文件管理系统的基本原理和LINUX等操作系统下常用的系统调用，编写一个使用系统调用的例程。

1. 目录/proc下与系统相关的文件和目录

(1) /proc/ $pid/fd：这是一个目录，该进程($pid/fd：这是一个目录，该进程(PID号码进程)每个打开的文件在该目录下有一个对应的文件。

例如：#ls /proc/851/fd

0 1 2 255

这表示，851号进程目前正在使用（已经打开的）文件有4个，它们的描述符分别是0、1、2、255。其中，0、1、2 依次分别是进程的标准输入、标准输出和标准错误输出设备。

(2)/proc/filesystems:该文件记录了可用的文件系统类型。

(3)/proc/mounts:该记录了当前被安装的文件系统信息

例如：#cat /proc/mount

(4)/proc/$pid/maps:该文件记录了进程的映射内存区信息。

例如：#cat /proc/851/maps

2. 常用命令讲解

ls 命令

用来查看用户有执行权限的任意目录中的文件列表，该命令有许多有趣的选项。例如：

$ ls -liah *

22684 -rw-r–r-- 1 bluher users 952 Dec 28 18:43 .profile

19942 -rw-r–r-- 1 scalish users 30 Jan 3 20:00 test2.out

925 -rwxr-xr-x 1 scalish users 378 Sep 2 2002 test.sh

上面的列表显示 8 列：

第 1 列指示文件的 inode，因为我们使用了 -i 选项。剩下的列通过 -l 选项来进行正常显示。

第 2 列显示文件类型和文件访问权限。

第3 列显示链接数，包括目录。

第 4 和第 5 列显示文件的所有者和组所有者。这里，所有者 ‘bluher’ 属于组 ‘users’。

第 6 列显示文件大小（单位为所显示的单位，而不是默认的字节数，因为我们使用了 -h 选项。

第 7 列显示日期（它看起来像是三列），包括月、日和年，以及当天的时间。

第 8 列显示文件名。在选项列表中使用 -a 将使列表中包含隐藏文件（如 .profile）的列表。

处理文件

可以移动 (mv)、复制 (cp) 或删除 (rm) 文件和目录。明智地使用 -i 选项，以获得确认通常是个不错的主意。

$ cp -i ls.out ls2.out

cp:overwrite `ls2.out’?

mv 命令允许使用 -b 选项，这将在移动文件之前作一个备份拷贝。rm 和 cp 接受功能强大但却危险的 -r 选项，它将在一个目录和它的文件上递归执行。

$ rm -ir Test

rm:descend into directory `Test’? y

可以用 mkdir 来创建目录，用 rmdir 来删除目录。不过，因为不能用 rmdir 来删除包含文件的目录，所以使用 rm 加 -r 选项通常要更方便些。

出于安全的原因，所有的文件都有所有权和保护。文件访问权限（或文件模式）包含之前提到的相同的 10 个字符：

第一个字符指示文件类型。最常见的是 - 代表文件，d 代表目录，而 l 代表链接。

接下来的 9 个字符是三种用户类别的访问权限：文件所有者（字符 2-4），用户组 (5-7) 和其它 (8-10)，其中 r 表示读权限，w 表示写权限，x 指示一个文件上的执行权限。破折号 - 如果出现在这九个位置的任意一个，则指示这个操作对该类别的用户禁止。

可以使用 chmod 命令通过字符符号或二进制掩码来设置访问权限。要使用二进制掩码，必须将三个权限组的字符表示转换成二进制格式，然后转换成八进制格式：

用户类别： 所有者 用户组 其它

字符表示： rwx r-x r–

二进制表示： 111 101 100

八进制表示： 7 5 4

将写权限赋予用户组，可以使用：

chmod g+w test.sh or chmod 774 test.sh

用 umask 命令，在 /etc/init.dev 文件中进行系统范围内的、或在 .profile 文件中进行的本地的文件权限默认设置。这个命令指示用 777 减去这个数字来获取默认的权限：

$ umask 022

这将为用户创建的所有新文件生成一个默认的文件权限 755。

可以用 chown 来修改文件的所有权：

$ chown bluher ls.out

这里，bluher 是新的文件所有者。类似地，组成员资格将按以下方式修改：

$ chgrp devgrp ls.out

这里，devgrp 是新的用户组。

ls 不提供哪些文件是文本的，哪些文件是二进制的的信息。要了解这个信息，可以使用 file * 命令。

重命名文件

赋予一个文件多个名字的两种流行的方法是利用链接和 alias 命令。Alias 可以用来为一个更长的命令重新起一个更方便的名字：

$ alias ll=‘ls -l’

$ ll

注意单引号的使用，这使得 BASH 将该项目传递给别名，而不是自己估计它。别名还可用作较长的路径名的缩写：

$ alias jdev9i=/jdev9i/jdev/bin/jdev

cat**、** more 和 less

命令让能够从命令行查看一个文本文件的内容，而无需调用编辑器。Cat 是 ‘concatenate’ 的缩写，它将默认地在标准输出（显示屏）上显示文件内容。和 cat 一起提供的最有趣的选项之一是 -n 选项，它用编号的输出行来显示文件内容。

$ cat -n test.out

1 This is a test.

因为 cat 一次性输出文件中的所有行，所以可能更喜欢用 more 和 less，因为它们都一次输出一屏的文件内容。Less 是 more 的一个增强的版本，它允许用来自 vi 文本编辑器的关键命令来增强文件查看。例如，d 向前翻滚、b 向后翻滚 N 行（如果 N 是在 d 或 b 之前指定的）。为 N 输入的值成为随后的 d 命令的默认值。man 页面实用工具使用 less 来显示使用说明的内容。

重定向和管道

重定向允许将命令输出重定向到文件中，而不是标准输出，或者类似地，也可重定向输入。重定向的标准符号 〉 创建一个新的文件。〉〉 符号将输出添加到一个现有的文件中：

$ more test2.out

Another test.

$ cat test.out 〉〉 test2.out

$ cat test2.out

Another test.

This is a test.

到文件的标准输入可以用 〈 符号来重定向： cals

$ cat 〈 test2.out

错误消息用 2〉 和 2〉〉 来重定向和添加，格式如下：

$ command 2〉 name_of_error_file

重定向在一个命令和文件之间、或文件和文件之间工作。重定向语句的一项必须是一个文件。

管道使用 |符号，并且在命令之间工作。例如，可以用以下方式将一个命令的输出直接发送到打印机上：

$ ls -l * | lpr

可以用以下方式快速地找到历史列表中的一个命令：

$ history | grep cat

查找文件

find 命令的 GNU 版本非常强大、灵活并且比 UNIX 系统上存在的经典版本更具包容性。它对于涉及到目录结构的任务非常有用，包括在文件上查找和执行命令。find 命令的基本格式是：

$ find startdirectory options matchcriteria [actionoptions]

如果知道文件的名称、或者甚至名称的一部分，但不知道它所处的目录，可以这么做：

$ find .-name ‘test*’

./test

./jdevhome/mywork/EmpWS/EmpBC4J/test

与经典的 UNIX 系统不同，在 Linux 中不需要在末尾添加 -print 操作，因为如果没有指定其它的操作选项，就将假定执行这个操作。在目录起始位置上的一个点 ( . ) 将使 find 在的工作目录中开始搜索。两个点， …，在父目录中开始搜索。可以在任意目录下开始搜索。

注意，可以使用通配符作为搜索准则的一部分（只要用单引号将整个项目括起来）。

$ find .-name ‘test*’ -print

./test.out

./test2.out

显示拥有 .out 扩展名的一系列文件：

$ find /home -name ‘*.out’

不过记住，除非是作为超级用户运行这个命令，否则将可能得到许多的 ‘Permission denied’ 错误消息。

3. Linux常用文件系统调用

(1) open系统调用

格式： #include <sys/types.h>

​ #inckude <sys/stat.h>

​ #include <fcntl.h>

​ int open(char *path,int flags,mode_t mode);

其中：参数path 是指向所要打开的文件的路径名指针。

参数falgs 规定如何打开该文件它必须包含以下三个值之一

O_RDONLY 只读打开

O_WRONLY 只写打开

O_RDWR 读/写打开

​ 参数mode 规定对该文件的访问权限，定义在<sys/stst.h>中

(2) read系统调用

格式： #include <sys/types.h>

​ #include <unistd.h>

int read(int fd,void *buf,size_t nbytes)

​

该系统调用从文件描述符fd所代表的文件中读取nbytes 个字节，buf指定的缓冲区内。所读取的内容从当前的读/写指针所指示的位置开始，这个位置由相应的打开文件描述中的偏移值（off_set）给出，调用成功后文件读写指针增加实际读取的字节数。

使用read 系统调用时，应注意设置的数据缓冲区充分大，能够存放所要求的数据字节，因为内核只复制数据，不进行检查。

返回： -1： 错误

0 ： 文件偏移值是在文件结束处

整数： 从该文件复制到规定的缓冲区中的字节数。通常这个字节数与所请求的字节数相同。除非请求的字节数超过剩余的字节数，这时将返回一个小于请求的字节数的数字。

(3) write系统调用

格式： #include <sys/types.h>

​ #include <unistd.h>

​ int write(int fd,void *buf,size_t nbytes)

该调用从buf所指的缓冲区中将nbytes 个字节写到描述符fd所指的文件中。

(4) close系统调用

格式：　　#include <unistd.h>

​ int close(int fd)

每打开一个文件，系统就给文件分配一个文件描述符，同时为打开文件描述符的引用计数加１。Linux文件系统最多可以分配２５５个文件描述符。当调用close()时，打开文件描述符的引用计数值减１，最后一次对close()的调用将使应用计数值为零。

虽然当一个进程结束时，任何打开的文件将自动关闭，明显地关闭任何打开的文件是良好的程序设计习惯。