UNIX文件系统课件

UNIX文件系统普通文件目录文件特殊文件UNIX文件的许可机制文件管理命令第一节UNIX系统中的文件字节为单位的数据信息流数据空间，包括：文本文件、源代码文件、数据文件、可执行文件等。文件的属性：

文件存取权限、属主名、属组名、文件索引号、字节数、最后访问时间、文件名使用ls-l命令查看文件属性使用od命令查看文件内码表示信息普通文件例:创建一个简单文件了解文件属性及文件内码表示$

vitestnowisthetimeforallgoodpeople$

ls-ltest-rw-r--r--1zhang36sep2706:11test$od-cdtest0000nowist

h

eti

me\n1561571670401511630401641501450401641511551450120020fora

ll

goodp

eo1461571620401411541540401471571571440401601451570040p

le\n1601541450120044目录文件目录是特殊文件类型，目录中的所有信息构成了目录文件的内容。一个目录文件至少含有两个目录项：当前目录项父目录项UNIX目录项主要包括:目录/文件名上述目录/文件对应的索引节点号UNIX系统中的目录结构/devusrsbinetctmphomebinbinsbinmanteam1team2libincludeLinux系统中的主要目录/bin存放用户常用的基本系统程序和命令/sbin存放系统管理和维护的程序和命令/etc存放各种系统文件/usr存放各种系统程序，包括：用户命令、管理命令、man页、联机文档、数据文件、库文件、C语言的头文件、本地安装的软件等/var存放系统运行时要改变的数据，包括锁文件、日志文件、mail等队列工作的输入/输出缓冲、一些临时文件Linux系统中的主要目录（续）/proc由内核在内存中生成，存放系统中正在运行的所有进程信息和系统状态信息/dev存放所有设备的设备文件/home存放系统中所有普通用户的工作目录/mnt其它文件系统挂接的目录和临时挂接目录/tmp存放临时文件/lib存放共享程序库的映像文件/root超级用户的默认主目录/lost+found为文件系统损坏后使用磁盘管理程序找回的文件的存放目录特殊文件使用特殊文件机制的优点:文件与设备的输入输出尽可能统一命令解释过程简化使设备和文件处于同等的保护机制特殊文件的分类:FIFO管道文件块设备文件字符设备文件UNIX文件的许可机制使用ls-l命令获得的文件基本属性-rw-r--r--1

stud1users732Feb208:50abc.c文件许可机制:第一位判断文件类型（-,d,l,b,c,p,s）后9位构成u,g,o用户对文件的使用权限文件的使用权限

-普通文件

d目录

l符号链接文件

b块设备文件

c字符设备文件

p命名管道文件

s套接字文件权限文件目录r读权读目录文件，允许列出目录中的文件w写权修改目录文件，即允许在目录中增、删、改文件x执行权允许进入目录、在查找文件的路径名中使用该目录名s文件属主(4)和组(2)set-IDt

粘性位(1)文件管理命令chgrp命令（教材P25）改变文件的组拥有者(属组)，格式：chgrp

[options]groupname/gidfiledirname-R-R

chown命令（教材P26）改变文件的所有者(属主)，格式：chown

[options]username/uidfiledirnamechown

[options][username/uid]:[groupname/gid]filedirchmod命令修改文件/目录的访问权限，格式：文字设定法：chmod

[ugoa[+-=][rwxXstugo]]filedirname

数字设定法：chmod[options]数字权限filedirname

数字权限为3个0~7的数字，依次表示所有者、所属用户组和其他用户的权限，其中每个数字均是rwx看作二进制数的十进制表示。例：chmodu+xtest1.sh例：chmod744test1.shumask命令用于指定用户自己建立的新文件的默认权限，或报告当前的默认权限是什么，格式：

umask

[mask]掩码由3个数字组成，依次表示所有者、所属用户组和其他用户的权限掩码，通常为022；新建文件的权限为0666&~mask，新建目录的权限为0777&~mask。diff命令比较两个文件之间的差异，格式：diff[options]filename1filename2-b-s-a

du命令列出文件所占的空间大小，或递归地列出一个目录下所有文件占用的空间大小，格式：du

[options][filedirname]touch命令当文件存在时修改文件的存取时间，当文件不存在时创建一个空的新文件，格式：touch[options]filename第二节UNIX的文件系统操作系统文件系统与上层软件的分工文件子系统，通常又称为卷(volume)，是该区域的空闲空间信息、所有文件和目录及其属性信息的一个闭体外存区域。这些及文件系统组成的数据层次及其上的操作就是OS文件系统的功能、任务、内容、目标要提供的。一.虚拟文件系统（VFS）亦称为“虚拟文件系统转换（VirtualFilesystemSwitch），虚拟的含义：只存在于内存中抽象每个具体文件系统的细节，使得不同的文件系统在UNIX运行中被管理进程看成是相似的文件系统。VFS与实际文件系统之间的逻辑关系进程管理子系统内存管理子系统网络子系统进程间通信子系统VFSVFSi_node缓存VFS目录缓存内核子系统MinixEXT2MS-DOS……设备缓存设备驱动实际文件系统二.文件系统的注册、安装与卸装文件系统的注册若是内核支持的，系统引导时在VFS中进行注册；若是作为内核可装载的模块，则在实际安装时进行注册，模块卸载时注销。文件系统的安装文件系统的卸载文件系统下载命令：umount[option]mount_point注：正在使用的文件系统不能被卸载！文件系统的安装文件系统装载命令：mount[option]filesystemmountpointVFS执行系统装载命令的执行过程UNIX系统中的自动装载文件系统的配置文件其他相关命令当前各文件系统占用磁盘空间情况的查看命令：

df

[option]

文件系统检查、修复命令：fsck

[option]

创建文件系统命令：mkfs[option]filesystem*安装点的唯一限制：引导时要访问的/bin、/etc、/lib、/dev、/proc和/tmp必须在相同物理磁盘上。检验给定的文件系统物理块设备是否已安装；(一个块设备只能安装到一个目录下)查找指定的安装点目录，判断其可用性；（同一目录只能同时安装一个文件系统）为新的文件系统分配超级块，并将安装信息传递给该文件系统的超级块读取例程；文件系统的超级块读取例程将对应的文件系统信息映射到VFS超级块中。VFS执行系统装载命令的执行过程寻找指定的文件系统信息，判断内核是否支持该文件系统；（若文件系统由可装载模块支持，VFS请求内核装入相应文件系统模块，在VFS中进行注册并初始化）Linux中的/etc/fstabLABEL=//ext3defaults11none/dev/ptsdevptsgid=5,mode=620

00none/procprocdefaults00none/dev/shmtmpfsdefaults00/dev/hda2swapswapdefaults00/dev/cdrom/mnt/cdromiso9660noauto,owner,kudzu,ro00/dev/fd0/mnt/floppyautonoauto,owner,kudzu00块设备或远程文件系统安装点文件系统类型mount命令选项dump的判断fsck运行的方式三.文件系统的构成1243引导块=0#块超级块=1#块索引节点表=2--k#块数据区=k+1--n#块

引导块（bootblock):存放操作系统引导和启动代码，系统中只有一个文件系统中具有引导代码，其余的为空。超级块（superblock):存放文件系统及管理资源的描述信息：文件系统状态、索引节点信息、存储块信息。索引节点表（I_nodetable):存放本文件系统中每个文件的描述信息项，是BFD表结构数据区（dataarea):包含的文件数据及目录文件数据，空闲区块。四.索引、目录和文件索引节点中包括:。文件类型。文件许可机制。文件的uid,gid。文件被访问时间。链接数。文件长度。文件数据块指针目录文件：主要包括文件名和对应的文件索引节点号。修改后的登记项:4字节255字节索引号本记录长文件名长文件名索引号文件名2字节14字节传统UNIX目录文件登记项：索引节点属性信息7123450681091112...直接寻址数据块一次间接二次间接三次间接文件的多重索引结构五.文件子系统实现机制总述(1)登记整个系统中的所有文件子系统，每个文件子系统的物理位置、卷总信息、类型等；(2)实现从文件子系统的逻辑标识（即路径名）到外存物理地址的映射；(3)负责实现文件子系统的建立、装卸等操作；(4)根据文件子系统的不同类型调用不同的地址映射子程序(2)和操作实现子程序(3)第三节文件共享的实现及应用冗余存储式的文件共享一个文件在多处重复存储（限于只读）读取权限控制的文件共享一个文件被多个用户使用文件的链接共享文件的并发共享一个文件被多个程序同时使用，使用部分记录锁定的方法保证操作的同步。文件的链接链接即一个文件或目录在目录树中多处出现，但在外存介质上只有一个物理存储。链接技术的优点链接的类型：广义链接硬链接符号链接（或软链接）v链接技术的优点避免了重复存储的冗余浪费和数据的不一致；使用共享文件时不必写全路径名；用户可以按照自己的需要、习惯、命令体系给共享文件命名；为用户程序中对共享文件的使用提供了灵活性、适应性、兼容性，解决了用户程序在运行公共文件时所发生的问题；可以使一个用户程序能够根据本次运行时的调用名来决定本次运行的工作方式（例如vi、ex、edit、vedit和view）。第三节文件共享的实现及应用冗余存储式的文件共享一个文件在多处重复存储（限于只读）读取权限控制的文件共享一个文件被多个用户使用文件的链接共享文件的并发共享一个文件被多个程序同时使用，使用部分记录锁定的方法保证操作的同步。文件的链接链接即一个文件或目录在目录树中多处出现，但在外存介质上只有一个物理存储。链接技术的优点链接的类型：广义链接硬链接符号链接（或软链接）UNIX的硬链接实现方式使文件（逻辑）目录中的多个目录项指向索引结点表（设备目录）中的同一个i结点。相关命令：ln[option]

source_filetarget举例图示特点UNIX硬链接的实现机制硬链接的特点优点实现简单、访问速度快限制与缺陷只允许文件链接；只允许在同一文件系统中进行链接；文件主删除文件时，若存在其他链接文件，则该文件不能实际删除；若系统记帐，则被链接文件的属主承担所有通过链接使用的共享用户的使用费用。UNIX的符号链接实现方式将被链接文件的路径名和文件名作为符号链接文件的内容来存储。相关命令：ln-ssource_filetarget举例图示符号链接文件本身的操作：

readlink,lstat,lchown特点所存储的路径名的空间效率分析UNIX符号链接的实现机制符号链接与硬链接相比：开销较大，访问速度较慢；符号链接文件与被链文件之间无相互影响（例如删除操作）；允许目录链接，可以用于不同文件系统间甚至网络间进行链接；文件的使用费用由相应的链接建立者各自承担。UNIX中不共享文件指针的文件共享UNIX中共享文件指针的文件共享第四节UNIX中的目录定位open系统调用的内部实现过程UNIX中与文件子系统定位有关的实现过程例析例：在mount/dev/hb1/usr后，对于用户键入的ls/usr/local/dl命令，系统执行的过程（假定不考虑文件链接）：（a）ls命令的内部执行过程fd=open(“/usr/local/dl”)循环执行read(fd,lenofstructdir)并按指定格式显示return（b）open系统调用的内部执行过程根据根目录活动i结点读根目录文件内容得到usr的i结点号usr是安装点若该卷根i结点不在内存，查安装表和内存专用块区将其读入内存根据安装卷根目录活动i结点读该根目录文件内容得到local的i结点号根据local的i结点号检索内存活动i结点表，有，则需要检查是否是安装点；无，则从外存读该i结点入内存活动i结点表检查local是否为目录文件，是否符合访问权限；否则，错误返回local不是安装点根据local目录活动i结点读local目录文件内容得到dl的i结点号从open参数判断usr不是要打开的路径名的最后一个分量从open参数判断local不是要打开的路径名的最后一个分量从open参数判断dl是要打开的路径名的最后一个分量根据usr的i结点号检索内存活动i结点表，有，则需要检查是否是安装点；无，则从外存读该i结点入内存活动i结点表成功返回第五节文件操作的系统调用系统调用提供系统内部服务的一些函数。文件操作的系统调用提供底层的文件I/O服务。文件描述符又称“文件句柄（filehandler）”，文件成功打开后返回的小整型；实质是文件的文件描述信息（属性信息、管理信息）在内存的地址索引。creat系统调用

创建一个空文件或将已有文件截为空文件调用格式：fd=creat(name,pmode)文件的许可权机制，与umask限制的关系为：

pmode

&~umaskfd>=3，出错时为-1open系统调用打开文件调用格式：fd=open(name,rw-mode[,pmode])close系统调用－关闭文件－调用格式：status=close(fd)0：只读方式打开1：只写方式打开2：可读可写方式打开Read/write系统调用完成对文件的读写操作。调用格式：n=read(fd,buffer,size)

n=write(fd,buffer,size)与C语言中库函数fread、fwrite的区别：1）前者是对文件描述符fd操作，后者是对FILE类型的文件指针fp操