操作系统：文件系统

文件在块设备上存储时，磁盘大致被分为三部分:

1. 超级区
   负责"块设备"空间的分配和回收，记录块设备空间哪里用了哪里没用。

2. inode节点区

   • 被划分为了一个个相连的，空间大小相同的inode节点空间。
   • 每个节点空间被用于存放某个文件的属性信息，每个节点空间大小是固定的比如一般的是512字节
   • 每个节点都有一个节点编号，通过节点编号就可以索引找到inode节点空间。
     使用stat读取文件属性时，struct stat结构体中的st_dev成员，就是用来存储inode节点编号的。

3. 数据区
   数据区专门用于存放文件的数据。

   存储数据时，实际上并不是数据有多少个字节，就分配对应多少的字节空间给你，为了便于助理空间高效管理，往往都是按块分配空间的，一块往往为4k字节(4*1024) 。
   文件中的数据小于一块时，还是给你分配一块，当数据超过一块时，会给你再分配一块，当这一块又满了时，再给你分配一块。

   不同的数据块之间不一定是连续的，块之间使用地址进行相互链接，也即是说每一块都有存放前后块的地址，通过地址就可以找到前后块空间。

   • 目录文件
     目录文件的数据量小，所以一般就只有一块数据。目录文件里面放的内容，并不是目录所包含文件的数据，放的只是所包含文件的基本信息，其中两个信息最重要。文件名和文件的inode节点号
   • 链接文件
     存放的数据很简单，就是所指向文件的文件名。

硬链接

每创建一个硬链接，文件就多一个文件名，硬件链接数+1
创建硬链接后所得到的多个文件名，指向的同一个inode节点，只有inode节点代表了文件的真实存在，inode节点只有一个，因此多个文件名指向的是同一个文件，不管使用的是哪一个文件名，都能操作这个文件。

硬链接数

记录了有多少个文件名指向这个inode节点，通过创建硬链接，每增加一个文件名，就多一个硬链接数。
同理，每删除一个一个硬链接，也就是删除一个文件名，就少一个硬链接数，当然硬链接数被减为0时，也就代表着文件名被删除完了，这个文件也就被删除了。
不过这里需要主要一点，当硬链接数被减为了0时，如果还有进程在操作这个文件的话，这个文件还会一直存在，直到进程结束后，这个文件才被删除。

删除文件后，文件数据还在，因为删除文件时，只是将文件的inode节点空间释放了，如果这个文件的数据没有被覆盖的话，只要将文件的inode节点空间恢复，即可还原该文件。

• 为什么新建的目录一开始的文件链接数就是2?
  因为新创建的目录，一开始就有两个名字指向了目录的inode节点，分别是目录的本名和.

• 为什么在该目录下，每多创建一个目录，当前目录就会多一个硬链数?
  新创建目录的..名字，也指向了当前目录。

• Linux不允许用户自己给目录创建硬链接，只能由Linux系统自己给目录创建硬链接。用户只能给目录以外的，其它类型的文件创建硬链接。

link与unlink

#include 
int link(const char *oldpath,const char *newplath);//原有路径名->新路径名
int unlink (const char *pathname) ;//pathname 删除硬链接的路径名
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可以使用unlink创建临时文件，先用open创建一个文件，然后使用unlink删除文件的硬链接，在进程结束前还可以使用这个文件，进程结束后文件就删除了。

remove

#include 
int remove (const char *pathname) ;
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功能：可以用于删除任何文件(既可以删除目录文件，也可以删除非目录文件)。删除非目录文件时，功能与unlink一样。

remove是一个库函数。它封装了unlink和rmdir这两个系统函数。remove会自动检测文件类型，如果是目录就调用rmdir删除，如果其它文件，就调用unlink删除。

rename

#include 
int rename(const char *oldpath,const char *newpath);
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功能:修改文件路径名，将旧的路径名oldpath，改为新的路径名newpath。

mv就是调用rename函数实现的，看起来功能有三个(改名、移动、移动+改名)，其实功能就一个，修改文件的路径名。

符号链接

符号链接文件也被称为软链接文件。
使用ln -s就可以创建符号链接文件。

符号链接与硬链接的对比

• 创建硬连接
  同一个文件有多个不同的名字，它们指向是同一个inode节点。
• 创建符号链接文件
  符号链接文件与它所指向的文件，是两个完全不同的独立的文件，拥有自己独立的inode节点。符号链接文件的数据就是指向文件的文件名，文件大小就是名字的字符个数。
• 不能给目录创建硬链接，但是可以给目录创建符号链接

symlink

#include 
int symlink(const char *oldpath,const char *newpath);
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功能:为oldpath，创建符号连接文件newpath。
使用ln创建硬链接时，调用的是link函数。
使用ln -s创建符号链接时，调用的是symlink，sym就是符号的意思。

readlink

#include 
ssize_t readlink(const char *path,char *buf,size_t bufsiz);
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• 功能：读符号链接文件的数据(指向文件的名字)。readlink命令，就是调用这个函数实现的。
• 参数
  • const char *path:符号连接文件的路径名。
  • char *buf:存放名字的缓存。
  • size t bufsiz:缓存的大小
• 返回值：调用成功，返回读到的字节数，失败返回-1，errno被设置

目录操作函数

getcwd

include <unistd.h>
char *getcwd(char *buf, size_t size) ;
char *getwd(char *buf); 
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• 功能：获取进程的当前工作目录
• 参数
  • buf:存放获取到的当前路径的缓存
  • size:缓存的大小
• 返回值：成功返回指向字符串的指针，字符串存放当前工作目录，失败返回NULL，erno被设置。

chdir

#include 
int chdir(const char *path);
int fchdir(int fd) ;
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切换进程当前工作目录到path或文件描述符fd指向的路径

mkdir

#include 
#include 
int mkdir(const char *pathname，mode_t mode);
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• 功能：创建新目录。
• 参数
  • pathname：需创建目录的路径名
  • mode：指定目录的原始权限，一般给0775
    给目录指定原始权限时，一定要有x权限，否者无法进入这个目录。
• 返回值：调用成功返回0，失败返回-1，errno被设置

rmdir

#include 
int rmdir(const char *pathname) ;
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• 函数功能：删除路径名为pathname的这个目录，必须是空目录，如果目录不空，则需递归删除。
  不管是我们讲那个函数，在指定路径名时，可以是相对路径，也可以是绝对路径。
  删除时，Linux系统会调用相关函数，将目录硬链数全部减位0，然后目录就被删除了。
• 函数返回值:调用成功返回0，失败返回-1，errno被设置

opendir

#include                                                                
#include                                                                  
DIR *opendir(const char *name);                                                     
DIR *fdopendir(int fd);
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• 功能：打开目录，不能使用open函数打开目录，只能使用opendir打开。

• 参数：

  name：需打开目录的路径名
  fd：文件描述符

• 返回值
  调用成功：返回一个DIR *的指针，这个指针指向了被打开的目录，readir通过这个指针就可以读取目录的目录项。
  调用失败:返回NULL，errno被设置。

readdir

#include 
struct dirent *readdir(DIR *dirp) ;
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• 功能：读取目录里的目录项。每调用一次，就读取出一条目录项。

• 参数
  dirp: opendir打开目录时，得到的指针。

• 返回值：调用成功，返回指针指向struct dirent结构体的指针。这个结构体其实是定义在了头文件中。

  这个结构体就是用来存放一条目录项的，调用readdir读取到目录项后，会自动开辟一个struct dirent变量来存放目录项，然后将变量的指针返回，应用程序通过这个指针，就可以访问结构体中的目录项信息（文件基本信息）。

  struct dirent
  {
  	ino_t d_ino;/*i节点编号*/
  	off_t d_off;/*地址偏移*/
  	unsigned short d_reclen;/*本条目录项的大小*/
  	unsigned chard_type;/*文件类型，不是所有系统都支持*/
  	char d_name [256]; /*文件名字*/
  };
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  返回NULL的话有如下两种情况:
  1）读到目录的末尾时，返回NULL。
  2）函数调用失败时，也返回NULL，不过errno被设置。
  怎么判断函数是否调用失败了呢，如果ernno==0，表示没有设置错误号，返回NULL是因为读到了文件的末尾。如果errno!=0，表示是因为函数调用出错而返回的NULL。

int main(void){
	DIR *dirp = NULL;
    dirp = opendir(".");
    if(NULL == dirp)
    {
		perror("opendir fail");
        exit(-1);
	}
    while(1){
        struct dirent *direntp = NULL;
        direntp = readdir(dirp);
        if(direntp == NULL && errno!=0)//调用失败
        {
        	perror( "readdir fail");
            exit(-i);
        }
        printf("inodeID=%d，fnane=%s\n",direntp->d_ino，direntp->d_name);
        if(direntp == NULL && errno == 0) break;//读到目录末尾
	}
}
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chmod

#include                                                                
int chmod(const char *pathname, mode_t mode);                                    
int fchmod(int fd, mode_t mode);     
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• 功能:修改文件权限，比如将权限指定为0664等。
  chmod命令就是调用这两个函数来实现的。
  chmod:使用路径名操作
  fchmod:使用文件描述符操作