UNIX文件系統(tǒng)課件

UNIX檔系統(tǒng)普通檔目錄檔特殊檔UNIX檔的許可機(jī)制檔管理命令第一節(jié)UNIX系統(tǒng)中的檔位元組為單位的數(shù)據(jù)資訊流數(shù)據(jù)空間，包括：文本檔、源代碼檔、數(shù)據(jù)檔、可執(zhí)行檔等。檔的屬性：

檔存取許可權(quán)、屬主名、屬組名、檔索引號、位元組數(shù)、最後訪問時(shí)間、檔案名使用ls-l命令查看檔屬性使用od命令查看檔內(nèi)碼表示資訊普通檔例:創(chuàng)建一個簡單檔瞭解檔屬性及檔內(nèi)碼表示$

vitestnowisthetimeforallgoodpeople$

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

h

eti

me\n1561571670401511630401641501450401641511551450120020fora

ll

goodp

eo1461571620401411541540401471571571440401601451570040p

le\n1601541450120044目錄檔目錄是特殊檔類型，目錄中的所有資訊構(gòu)成了目錄檔的內(nèi)容。一個目錄檔至少含有兩個目錄項(xiàng)：當(dāng)前目錄項(xiàng)父目錄項(xiàng)UNIX目錄項(xiàng)主要包括:目錄/檔案名上述目錄/檔對應(yīng)的索引節(jié)點(diǎn)號UNIX系統(tǒng)中的目錄結(jié)構(gòu)/devusrsbinetctmphomebinbinsbinmanteam1team2libincludeLinux系統(tǒng)中的主要目錄/bin存放用戶常用的基本系統(tǒng)程式和命令/sbin存放系統(tǒng)管理和維護(hù)的程式和命令/etc存放各種系統(tǒng)檔/usr存放各種系統(tǒng)程式，包括：用戶命令、管理命令、man頁、聯(lián)機(jī)文檔、數(shù)據(jù)檔、庫檔、C語言的頭檔、本地安裝的軟體等/var存放系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要改變的數(shù)據(jù)，包括鎖檔、日誌檔、mail等佇列工作的輸入/輸出緩衝、一些臨時(shí)檔Linux系統(tǒng)中的主要目錄（續(xù)）/proc由內(nèi)核在內(nèi)存中生成，存放系統(tǒng)中正在運(yùn)行的所有進(jìn)程資訊和系統(tǒng)狀態(tài)資訊/dev存放所有設(shè)備的設(shè)備檔/home存放系統(tǒng)中所有普通用戶的工作目錄/mnt其他檔系統(tǒng)掛接的目錄和臨時(shí)掛接目錄/tmp存放臨時(shí)檔/lib存放共用程式庫的映像檔/root超級用戶的默認(rèn)主目錄/lost+found為檔系統(tǒng)損壞後使用磁片管理程式找回的檔的存放目錄特殊檔使用特殊檔機(jī)制的優(yōu)點(diǎn):檔與設(shè)備的輸入輸出盡可能統(tǒng)一命令解釋過程簡化使設(shè)備和文件處於同等的保護(hù)機(jī)制特殊檔的分類:FIFO管道檔塊設(shè)備檔字元設(shè)備檔UNIX檔的許可機(jī)制使用ls-l命令獲得的檔基本屬性-rw-r--r--1

stud1users732Feb208:50abc.c檔許可機(jī)制:第一位判斷檔類型（-,d,l,b,c,p,s）後9位構(gòu)成u,g,o用戶對檔的使用權(quán)限檔的使用權(quán)限

-普通檔

d目錄

l符號鏈接檔

b塊設(shè)備檔

c字元設(shè)備檔

p命名管道檔

s套接字檔許可權(quán)檔目錄r讀權(quán)讀目錄檔，允許列出目錄中的檔w寫權(quán)修改目錄檔，即允許在目錄中增、刪、改檔x執(zhí)行權(quán)允許進(jìn)入目錄、在查找檔的路徑名中使用該目錄名s檔屬主(4)和組(2)set-IDt

粘性位(1)檔管理命令chgrp命令（教材P25）改變檔的組擁有者(屬組)，格式：chgrp

[options]groupname/gidfiledirname-R-R

chown命令（教材P26）改變檔的所有者(屬主)，格式：chown

[options]username/uidfiledirnamechown

[options][username/uid]:[groupname/gid]filedirchmod命令修改檔/目錄的訪問許可權(quán)，格式：文字設(shè)定法：chmod

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

數(shù)字設(shè)定法：chmod[options]數(shù)字許可權(quán)filedirname

數(shù)字許可權(quán)為3個0~7的數(shù)字，依次表示所有者、所屬用戶組和其他用戶的許可權(quán)，其中每個數(shù)字均是rwx看作二進(jìn)位數(shù)的十進(jìn)位表示。例：chmodu+xtest1.sh例：chmod744test1.shumask命令用於指定用戶自己建立的新檔的默認(rèn)許可權(quán)，或報(bào)告當(dāng)前的默認(rèn)許可權(quán)是什麼，格式：

umask

[mask]掩碼由3個數(shù)字組成，依次表示所有者、所屬用戶組和其他用戶的許可權(quán)掩碼，通常為022；新建檔的許可權(quán)為0666&~mask，新建目錄的許可權(quán)為0777&~mask。diff命令比較兩個檔之間的差異，格式：diff[options]filename1filename2-b-s-a

du命令列出檔所占的空間大小，或遞歸地列出一個目錄下所有檔佔(zhàn)用的空間大小，格式：du

[options][filedirname]touch命令當(dāng)檔存在時(shí)修改檔的存取時(shí)間，當(dāng)檔不存在時(shí)創(chuàng)建一個空的新檔，格式：touch[options]filename第二節(jié)UNIX的檔系統(tǒng)操作系統(tǒng)檔系統(tǒng)與上層軟體的分工檔子系統(tǒng)，通常又稱為卷(volume)，是該區(qū)域的空閒空間資訊、所有檔和目錄及其屬性資訊的一個閉體外存區(qū)域。這些及檔系統(tǒng)組成的數(shù)據(jù)層次及其上的操作就是OS檔系統(tǒng)的功能、任務(wù)、內(nèi)容、目標(biāo)要提供的。一.虛擬檔系統(tǒng)（VFS）亦稱為“虛擬檔系統(tǒng)轉(zhuǎn)換（VirtualFilesystemSwitch），虛擬的含義：只存在於記憶體中抽象每個具體檔系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，使得不同的檔系統(tǒng)在UNIX運(yùn)行中被管理進(jìn)程看成是相似的檔系統(tǒng)。VFS與實(shí)際檔系統(tǒng)之間的邏輯關(guān)係進(jìn)程管理子系統(tǒng)記憶體管理子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)進(jìn)程間通信子系統(tǒng)VFSVFSi_node緩存VFS目錄緩存內(nèi)核子系統(tǒng)MinixEXT2MS-DOS……設(shè)備緩存設(shè)備驅(qū)動實(shí)際檔系統(tǒng)二.檔系統(tǒng)的註冊、安裝與卸裝檔系統(tǒng)的註冊若是內(nèi)核支持的，系統(tǒng)引導(dǎo)時(shí)在VFS中進(jìn)行註冊；若是作為內(nèi)核可裝載的模組，則在實(shí)際安裝時(shí)進(jìn)行註冊，模組卸載時(shí)註銷。檔系統(tǒng)的安裝檔系統(tǒng)的卸載檔系統(tǒng)下載命令：umount[option]mount_point注：正在使用的檔系統(tǒng)不能被卸載！檔系統(tǒng)的安裝檔系統(tǒng)裝載命令：mount[option]filesystemmountpointVFS執(zhí)行系統(tǒng)裝載命令的執(zhí)行過程UNIX系統(tǒng)中的自動裝載檔系統(tǒng)的配置檔其他相關(guān)命令當(dāng)前各檔系統(tǒng)佔(zhàn)用磁片空間情況的查看命令：

df

[option]

檔系統(tǒng)檢查、修復(fù)命令：fsck

[option]

創(chuàng)建檔系統(tǒng)命令：mkfs[option]filesystem*安裝點(diǎn)的唯一限制：引導(dǎo)時(shí)要訪問的/bin、/etc、/lib、/dev、/proc和/tmp必須在相同物理磁片上。檢驗(yàn)給定的檔系統(tǒng)物理塊設(shè)備是否已安裝；(一個塊設(shè)備只能安裝到一個目錄下)查找指定的安裝點(diǎn)目錄，判斷其可用性；（同一目錄只能同時(shí)安裝一個檔系統(tǒng)）為新的檔系統(tǒng)分配超級塊，並將安裝資訊傳遞給該檔系統(tǒng)的超級塊讀取例程；檔系統(tǒng)的超級塊讀取例程將對應(yīng)的檔系統(tǒng)資訊映射到VFS超級塊中。VFS執(zhí)行系統(tǒng)裝載命令的執(zhí)行過程尋找指定的檔系統(tǒng)資訊，判斷內(nèi)核是否支持該檔系統(tǒng)；（若檔系統(tǒng)由可裝載模組支持，VFS請求內(nèi)核裝入相應(yīng)檔系統(tǒng)模組，在VFS中進(jìn)行註冊並初始化）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塊設(shè)備或遠(yuǎn)程檔系統(tǒng)安裝點(diǎn)檔系統(tǒng)類型mount命令選項(xiàng)dump的判斷fsck運(yùn)行的方式三.檔系統(tǒng)的構(gòu)成1243引導(dǎo)塊=0#塊超級塊=1#塊索引節(jié)點(diǎn)表=2--k#塊數(shù)據(jù)區(qū)=k+1--n#塊

引導(dǎo)塊（bootblock):存放操作系統(tǒng)引導(dǎo)和啟動代碼，系統(tǒng)中只有一個檔系統(tǒng)中具有引導(dǎo)代碼，其餘的為空。超級塊（superblock):存放檔系統(tǒng)及管理資源的描述資訊：檔系統(tǒng)狀態(tài)、索引節(jié)點(diǎn)資訊、存儲塊資訊。索引節(jié)點(diǎn)表（I_nodetable):存放本文件系統(tǒng)中每個檔的描述資訊項(xiàng)，是BFD表結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)區(qū)（dataarea):包含的檔數(shù)據(jù)及目錄檔數(shù)據(jù)，空閒區(qū)塊。四.索引、目錄和文件索引節(jié)點(diǎn)中包括:。檔類型。檔許可機(jī)制。檔的uid,gid。檔被訪問時(shí)間。鏈接數(shù)。檔長度。檔數(shù)據(jù)塊指針目錄檔：主要包括檔案名和對應(yīng)的檔索引節(jié)點(diǎn)號。修改後的登記項(xiàng):4位元組255位元組索引號本記錄長檔案名長檔案名索引號檔案名2位元組14位元組傳統(tǒng)UNIX目錄檔登記項(xiàng)：索引節(jié)點(diǎn)屬性資訊7123450681091112...直接尋址數(shù)據(jù)塊一次間接二次間接三次間接檔的多重索引結(jié)構(gòu)五.檔子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)制總述(1)登記整個系統(tǒng)中的所有檔子系統(tǒng)，每個檔子系統(tǒng)的物理位置、卷總資訊、類型等；(2)實(shí)現(xiàn)從檔子系統(tǒng)的邏輯標(biāo)識（即路徑名）到外存物理地址的映射；(3)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)檔子系統(tǒng)的建立、裝卸等操作；(4)根據(jù)檔子系統(tǒng)的不同類型調(diào)用不同的地址映射副程式(2)和操作實(shí)現(xiàn)副程式(3)第三節(jié)檔共用的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用冗餘存儲式的檔共用一個檔在多處重複存儲（限於只讀）讀取許可權(quán)控制的檔共用一個檔被多個用戶使用檔的鏈接共用檔的併發(fā)共用一個檔被多個程式同時(shí)使用，使用部分記錄鎖定的方法保證操作的同步。檔的鏈接鏈接即一個檔或目錄在目錄樹中多處出現(xiàn)，但在外存介質(zhì)上只有一個物理存儲。鏈接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)鏈接的類型：廣義鏈接硬鏈接符號鏈接（或軟鏈接）v鏈接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)避免了重複存儲的冗餘浪費(fèi)和數(shù)據(jù)的不一致；使用共用檔時(shí)不必寫全路徑名；用戶可以按照自己的需要、習(xí)慣、命令體系給共用檔命名；為用戶程式中對共用檔的使用提供了靈活性、適應(yīng)性、相容性，解決了用戶程式在運(yùn)行公共檔時(shí)所發(fā)生的問題；可以使一個用戶程式能夠根據(jù)本次運(yùn)行時(shí)的調(diào)用名來決定本次運(yùn)行的工作方式（例如vi、ex、edit、vedit和view）。第三節(jié)檔共用的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用冗餘存儲式的檔共用一個檔在多處重複存儲（限於只讀）讀取許可權(quán)控制的檔共用一個檔被多個用戶使用檔的鏈接共用檔的併發(fā)共用一個檔被多個程式同時(shí)使用，使用部分記錄鎖定的方法保證操作的同步。檔的鏈接鏈接即一個檔或目錄在目錄樹中多處出現(xiàn)，但在外存介質(zhì)上只有一個物理存儲。鏈接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)鏈接的類型：廣義鏈接硬鏈接符號鏈接（或軟鏈接）UNIX的硬鏈接實(shí)現(xiàn)方式使檔（邏輯）目錄中的多個目錄項(xiàng)指向索引結(jié)點(diǎn)表（設(shè)備目錄）中的同一個i結(jié)點(diǎn)。相關(guān)命令：ln[option]

source_filetarget舉例圖示特點(diǎn)UNIX硬鏈接的實(shí)現(xiàn)機(jī)制硬鏈接的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)簡單、訪問速度快限制與缺陷只允許檔鏈接；只允許在同一檔系統(tǒng)中進(jìn)行鏈接；檔主刪除檔時(shí)，若存在其他鏈接檔，則該檔不能實(shí)際刪除；若系統(tǒng)記帳，則被鏈接檔的屬主承擔(dān)所有通過鏈接使用的共用用戶的使用費(fèi)用。UNIX的符號鏈接實(shí)現(xiàn)方式將被鏈接檔的路徑名和文件名作為符號鏈接檔的內(nèi)容來存儲。相關(guān)命令：ln-ssource_filetarget舉例圖示符號鏈接檔本身的操作：

readlink,lstat,lchown特點(diǎn)所存儲的路徑名的空間效率分析UNIX符號鏈接的實(shí)現(xiàn)機(jī)制符號鏈接與硬鏈接相比：開銷較大，訪問速度較慢；符號鏈接檔與被鏈檔之間無相互影響（例如刪除操作）；允許目錄鏈接，可以用於不同檔系統(tǒng)間甚至網(wǎng)路間進(jìn)行鏈接；檔的使用費(fèi)用由相應(yīng)的鏈接建立者各自承擔(dān)。UNIX中不共用檔指針的檔共用UNIX中共享檔指針的檔共用第四節(jié)UNIX中的目錄定位open系統(tǒng)調(diào)用的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)過程UNIX中與檔子系統(tǒng)定位有關(guān)的實(shí)現(xiàn)過程例析例：在mount/dev/hb1/usr後，對於用戶鍵入的ls/usr/local/dl命令，系統(tǒng)執(zhí)行的過程（假定不考慮檔鏈接）：（a）ls命令的內(nèi)部執(zhí)行過程fd=open(“/usr/local/dl”)迴圈執(zhí)行read(fd,lenofstructdir)並按指定格式顯示return（b）open系統(tǒng)調(diào)用的內(nèi)部執(zhí)行過程根據(jù)根目錄活動i結(jié)點(diǎn)讀根目錄檔內(nèi)容得到usr的i結(jié)點(diǎn)號usr是安裝點(diǎn)若該卷根i結(jié)點(diǎn)不在內(nèi)存，查安裝表和記憶體專用塊區(qū)將其讀入記憶體根據(jù)安裝卷根目錄活動i結(jié)點(diǎn)讀該根目錄檔內(nèi)容得到local的i結(jié)點(diǎn)號根據(jù)local的i結(jié)點(diǎn)號檢索記憶體活動i結(jié)點(diǎn)表，有，則需要檢查是否是安裝點(diǎn)；無，則從外存讀該i結(jié)點(diǎn)入記憶體活動i結(jié)點(diǎn)表檢查local是否為目錄檔，是否符合訪問許可權(quán)；否則，錯誤返回local不是安裝點(diǎn)根據(jù)local目錄活動i結(jié)點(diǎn)讀local目錄檔內(nèi)容得到dl的i結(jié)點(diǎn)號從open參數(shù)判斷usr不是要打開的路徑名的最後一個分量從open參數(shù)判斷l(xiāng)ocal不是要打開的路徑名的最後一個分量從open參數(shù)判斷dl是要打開的路徑名的最後一個分量根據(jù)usr的i結(jié)點(diǎn)號檢索記憶體活動i結(jié)點(diǎn)表，有，則需要檢查是否是安裝點(diǎn)；無，則從外存讀該i結(jié)點(diǎn)入記憶體活動i結(jié)點(diǎn)表成功返回第五節(jié)檔操作的系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用提供系統(tǒng)內(nèi)部服務(wù)的一些函數(shù)。檔操作的系統(tǒng)調(diào)用提供底層的檔I/O服務(wù)。檔描述符又稱“檔句柄（filehandler）”，檔成功打開後返回的小整型；實(shí)質(zhì)是檔的檔描述資訊（屬性資訊、管理資訊）在內(nèi)存的地址索引。creat系統(tǒng)調(diào)用

創(chuàng)建一個空文件或?qū)⒁延袡n截為空文件調(diào)用格式：fd=creat(name,pmode)檔的許可權(quán)機(jī)制，與umask限制的關(guān)係為：

pmode

&~umaskfd>=3，出錯時(shí)為-1open系統(tǒng)調(diào)用打開檔調(diào)用格式：fd=open(name,rw-mode[,pmode])close系統(tǒng)調(diào)用－關(guān)閉檔－調(diào)用格式：status=close(fd)0：只讀方式打開1：只寫方式打開2：可讀可寫方式打開Read/write系統(tǒng)調(diào)用完成對檔的讀寫操作。調(diào)用格式：n=read(fd,buffer,size)

n=write(fd,buffer,size)與C語言中庫函數(shù)fread、fwrite的區(qū)別：1）前者是對檔描述符fd操作，後者是對FILE類型的檔指針fp操作；2）前