Unix文件系统和pwd命令实现详解


    1. 对于用户来讲Unix系统中硬盘上的文件组成一棵目录树。每个目录能包含文件和其他子目录。
    目录树的深度几乎没有限制，当然如果你所创建的目录树太深，系统就会提醒超过范围，并停止执行，以下脚本经测试有效
    while true
    do
    mkdir deep_well
    cd deep_well
    done
    我运行了几秒后，中断系统提示超过目录树范围。
    2. 一个磁盘可以划分为N多扇区，每个扇区有512字节 。扇区是磁盘上的基本存储单元，我们可以将每个扇区进行编号，这样磁盘就变为
    一系列编了号的块的组合。
    3. 磁盘块上存储文件时，按照一定的规律。
    每个文件系统分为3部分：超级块，i-节点表，数据区 。
    超级块 ：存放文件系统本身的信息，比如记录了每个区域的大小，或未被使用的磁盘块的信息。（不同版本稍有差别）
    i-节点表 ：每个文件都有其属性，大小，最近修改时间等等，这些被存储在ino_t 的结构体中，所有的i-节点都有一样的大小，i-节点表就是这样一些节点的列表。
    （表中的每个i-节点都通过位置来标志，例如标志为2的i-节点位于文件系统i-节点表中的第3个位置 ）
    数据块 ：存放文件内容，因为块的大小一定，所以有时一个文件会分布在多个磁盘上。
    4. 创建一个文件的4个步骤：
    存储属性：内核先找到一个空的i-节点，把文件的属性信息填入其中；
    存储数据：从磁盘上找出空闲块，把文件数据复制进去；
    记录分配情况：内核在i-节点的磁盘分布区记录了刚刚的磁盘编号
    添加文件名到目录：将（i-节点号，文件名）添加到目录。
    5. cat，more等一些命令的实现思想：
    cat name
    在目录中寻找文件名，
    定位到相应文件名的i-节点号；
    根据i-节点号里面获得文件属性，查看权限，若权限不够则open()函数返回1，打开失败，停止；
    根据i-节点里面磁盘位置访问文件位置的数据块
    一遍遍调用read读取数据（可以存放到缓冲区）
    6. 大文件的存储
    如果一个文件需要14个编号的磁盘块来存储，但是i-节点值包含13个项的分配链表，这时候，我们可以将前10个放到i-节点里，其他4个放到一个数据块里面，在i-节点的第
    11位写上指向存那4个编号的块。则我们实际用了10+4+1个数据块，那个多出来的叫：间接块 。
    同理，间接块饱和时，我们可以设置二级间接块，，，
    7. 文件在目录中的含义
    目录包含（i-节点号，文件名）的入口，即目录包含的是文件的引用，每个应用称为链接。
    8. 目录包含子目录的含义
    目录包含指向子目录i-节点的链接。
    9. 目录有个父目录的含义：
    目录包含..的链接，即指向父目录。
    10. 文件没有名字只有i-节点号，但是链接可以有名字 ，一个文件可以有多个链接（他们的名字也可以不同，但是他们指向一个文件，对他们的操作就是对源文件的操作）
    11. Unix系统可以包含多个文件系统，每个文件系统都是一棵独立的树，都有根目录，但是系统可以将他们整合成一棵大树，即一个树的根装载到另一个数的某个节点上。mount
    12 符号链接通过文件名引用文件，可以跨越文件系统，也可以指向目录。相当于windows中快捷方式。
    硬链接是将目录链接到树的指针，同时也是将文件名和文件本身链接起来的指针。通过对i-节点号引用文件。
    13 .与目录树相关的命令和系统调用
    命令 mkdir
    实现 头文件 #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h>
    函数原型 int res=mkdir (char *path,mode_t mode);
    命令 rmdir 删除一个目录，这个目录必须是空的
    实现 头文件#include <unistd.h>
    函数原型int res=rmdir (const char* path);
    命令 rm 减少相应i-节点连接数，若此时节点书减为0，就释放数据块和节点。不能用来删除目录
    实现 头文件#include <unistd.h>
    函数原型int res=unlink (const char *path);
    命令 ln 不能用来生成目录的链接。
    实现 头文件#include <unistd.h>
    函数原型 int res=link (const char *old,const char *new);
    命令 mv 删除原来的目录，复制到新的里面
    实现 头文件#include <unistd.h>
    函数原型int res=rename (const char* from,const char *to);
    原理：复制链接到新的名字/位置再删除原来的链接
    if(link("x","z")!=-1)
    unlink("x");
    命令 cd 对进程有影响，对目录本身没有影响
    实现 头文件 #include <unistd.h>
    函数原型 int res=chdir (const char *path);
    14. pwd 命令的实现
    #include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <dirent.h>
    #include <string.h>
    #include <unistd.h>
    ino_t get_inode(char *);//get the inode number
    void printpathto(ino_t);
    void inum_to_name(ino_t,char *,int);//get the node name by its inode number
    int main()
    {
    printpathto(get_inode("."));
    putchar('\n');
    return 0;
    }
    void printpathto(ino_t this_inode)
    {
    ino_t my_inode;
    char its_name[BUFSIZ];
    if(get_inode("..")!=this_inode)
    {
    chdir(".."); //up one dir
    inum_to_name(this_inode,its_name,BUFSIZ); //get its name
    my_inode=get_inode(".");
    printpathto(my_inode); //itorater
    printf("/%s",its_name);
    }
    }
    void inum_to_name(ino_t inode_to_find,char *namebuf,int buflen)
    {
    DIR *dir_ptr; //the directory
    struct dirent *direntp; //each entry
    dir_ptr=opendir(".");
    if(dir_ptr==NULL)
    {
    perror(".");
    return;
    }
    while((direntp=readdir(dir_ptr))!=NULL)
    {
    if(direntp->d_ino==inode_to_find)
    {
    strncpy(namebuf,direntp->d_name,buflen);
    namebuf[buflen-1]='\0';
    closedir(dir_ptr);
    return;
    }
    }
    fprintf(stderr,"error looking for inum %d\n",(int)inode_to_find);
    return;
    }
    ino_t get_inode(char *fname)
    {
    struct stat info;
    if(stat(fname,&info)==-1)
    {
    fprintf(stderr,"Can not stat");
    perror(fname);
    return 1;
    }
    return info.st_ino;
    }
    运行结果：
    caoli@caoli-laptop:~/workspace/test$ ./pwd1
    /home/caoli/workspace/test
    caoli@caoli-laptop:~/workspace/test$
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