建站
咨詢
售后
建站咨詢
新聞中心
Linux作為一種主流的操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，其中文件操作是Linux系統(tǒng)中經(jīng)常使用的重要功能之一。了解和掌握linux文件接口，能夠更加方便、高效地進行文件讀寫和管理操作。在本文中，我們將，從而讓讀者更加熟練地使用Linux系統(tǒng)。
創(chuàng)新互聯(lián)專注于企業(yè)成都營銷網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)站重做改版、雙陽網(wǎng)站定制設(shè)計、自適應(yīng)品牌網(wǎng)站建設(shè)、H5高端網(wǎng)站建設(shè)、商城網(wǎng)站開發(fā)、集團公司官網(wǎng)建設(shè)、成都外貿(mào)網(wǎng)站制作、高端網(wǎng)站制作、響應(yīng)式網(wǎng)頁設(shè)計等建站業(yè)務(wù)，價格優(yōu)惠性價比高，為雙陽等各大城市提供網(wǎng)站開發(fā)制作服務(wù)。
一、 Linux 文件接口概述
在Linux系統(tǒng)中，內(nèi)核對文件的操作通過系統(tǒng)調(diào)用（syscall）來實現(xiàn)，文件接口便是系統(tǒng)調(diào)用的。文件接口定義的系統(tǒng)調(diào)用提供了對文件的打開、讀寫、關(guān)閉、創(chuàng)建、刪除、重命名等操作。這些系統(tǒng)調(diào)用通過C庫中的封裝函數(shù)達到了用戶空間的程序調(diào)用。
常用的文件接口包括：
1. open：打開一個文件
2. close：關(guān)閉一個文件
3. read：從一個文件中讀取數(shù)據(jù)
4. write：往一個文件中寫入數(shù)據(jù)
5. lseek：移動文件讀寫位置
6. ioctl：設(shè)備控制
7. mkdir：創(chuàng)建目錄
8. rmdir：刪除目錄
9. rename：重命名文件名
10. unlink：刪除文件
11. access：檢查文件訪問權(quán)限
12. stat：獲取文件屬性
13. fcntl：文件控制操作
14. chown：修改文件擁有者
15. chmod：修改文件權(quán)限
16. exec：啟動新進程
二、 文件描述符處理
在Linux系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用返回的句柄被稱為文件描述符，我們需要對文件描述符進行處理。
1. 打開文件
我們通過調(diào)用open函數(shù)來打開文件，并獲得文件描述符。 open的常用參數(shù)如下：
“`C
#include
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
//pathname：文件名，可以是相對路徑或絕對路徑
//flags：文件打開方式，只讀、只寫、讀寫等
//mode：指定該文件的權(quán)限，當(dāng)文件不存在時，會創(chuàng)建該文件并設(shè)置該權(quán)限
“`
2. 關(guān)閉文件
文件使用完畢后，需要關(guān)閉文件，即釋放文件句柄。關(guān)閉文件使用close函數(shù)：
“`C
#include
int close(int fd);
“`
當(dāng)我們使用open函數(shù)打開一個文件時，會返回該文件的文件描述符fd。因此，當(dāng)我們對文件操作結(jié)束后，應(yīng)該使用close函數(shù)關(guān)閉該文件。
3. 文件讀寫
Linux文件操作中最頻繁的操作，是從文件中讀取數(shù)據(jù)和向文件中寫入數(shù)據(jù)。
（1）讀取數(shù)據(jù)
使用read函數(shù)從文件中讀取數(shù)據(jù)，函數(shù)定義如下：
“`C
#include
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
//fd：文件描述符
//buf：保存讀取數(shù)據(jù)的緩存區(qū)
//count：要讀取的字節(jié)數(shù)
//返回值：成功讀取的字節(jié)數(shù)，失敗返回-1
“`
（2）寫入數(shù)據(jù)
使用write函數(shù)從數(shù)據(jù)寫入文件，函數(shù)定義如下：
“`C
#include
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
//fd：文件描述符
//buf：要寫入的數(shù)據(jù)緩存區(qū)
//count：要寫入的字節(jié)數(shù)
//返回值：成功寫入的字節(jié)數(shù)，失敗返回-1
“`
4. 文件讀寫位置控制
在文件讀寫過程中，我們需要控制讀寫的位置，lseek函數(shù)提供了這個功能。lseek函數(shù)定義如下：
“`C
#include
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
//fd：文件描述符
//offset：偏移量
//whence：基準(zhǔn)位置，SEEK_SET（文件開頭）、SEEK_CUR（當(dāng)前位置）、SEEK_END（文件結(jié)尾）
//返回值：如果成功，則返回文件指針相對于文件首地址 SEEK_SET 的位移量，否則返回-1
“`
5. 文件屬性操作
Linux系統(tǒng)中通過stat函數(shù)可以獲取文件的屬性信息，包括文件的大小、訪問權(quán)限、修改時間等。函數(shù)定義如下：
“`C
#include
#include
#include
int stat(const char *path, struct stat *buf);
//path：文件路徑
//buf：存放文件屬性的結(jié)構(gòu)體指針
//返回值：成功返回0，出錯返回-1
“`
此外，還可以使用chmod函數(shù)修改文件權(quán)限、chown函數(shù)修改文件的所有者。
三、 文件操作實例
我們以實際案例，使用Linux文件操作接口實現(xiàn)文件讀寫和操作。代碼如下：
“`C++
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define BUFFER_SIZE (1024)
int mn(int argc, char* argv[])
{
int ret;
int fd;
char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};
const char* filename_in = “input.txt”;
const char* filename_out = “output.txt”;
struct stat filestat;
// 打開一個文件，獲取文件描述符fd
fd = open(filename_in, O_RDON);
if(fd
{
fprintf(stderr, “open %s fled: %s\n”, filename_in, strerror(errno));
return -1;
}
//獲取文件屬性，文件大小等
ret = stat(filename_in, &filestat);
if (ret
{
fprintf(stderr, “Fled to get file attribute, errno:%d, strerror:%s\n”, errno, strerror(errno));
close(fd);
return -1;
}
// 打開一個文件，獲取文件描述符fd
int fd_out = open(filename_out, O_WRON|O_CREAT|O_TRUNC, 0666);
if(fd_out
{
fprintf(stderr, “open %s fled: %s\n”, filename_in, strerror(errno));
close(fd);
return -1;
}
//讀取文件
while(true)
{
ret = read(fd, buffer, BUFFER_SIZE-1);
if(ret == 0)
{
break;
}
if(ret
{
fprintf(stderr, “Fled to read data, errno:%d, strerror:%s\n”, errno, strerror(errno));
break;
}
//把讀取到的數(shù)據(jù)寫到另一個文件中
ret = write(fd_out, buffer, ret);
if(ret
{
fprintf(stderr, “Fled to write data to file, errno:%d, strerror:%s\n”, errno, strerror(errno));
break;
}
}
close(fd);
close(fd_out);
return 0;
}
“`
該程序可以將文件input.txt中的內(nèi)容讀取出來，并寫入到文件output.txt中。程序先通過open函數(shù)打開input.txt文件，打開成功后，再通過read函數(shù)循環(huán)讀取文件內(nèi)容，循環(huán)結(jié)束后，關(guān)閉input.txt文件，并以寫入方式打開文件output.txt，通過write函數(shù)將讀取到的內(nèi)容寫入該文件，在完成寫入后關(guān)閉output.txt文件。
四、
相關(guān)問題拓展閱讀：
- linux文件系統(tǒng)基礎(chǔ)知識
linux文件系統(tǒng)基礎(chǔ)知識
linux文件系統(tǒng)基礎(chǔ)知識匯總
1、linux文件系統(tǒng)分配策略
塊分配( block allocation ) 和 擴展分配 ( extent allocation )
塊分配：磁盤上的文件塊根據(jù)需要分配給文件，避免了存儲空間的浪升團費。但當(dāng)文件擴充時，會造成文件中文件塊的不連續(xù)，從而導(dǎo)致過多的磁盤尋道時間。
每一次文件擴展時，塊分配算法就需要寫入文件塊的結(jié)構(gòu)信息，也就是 meta-dada 。meta-data總是與文件一起寫入存儲設(shè)備，改變文件的操作要等到所有meta-data的操作都完成后才能進行，
因此，meta-data的操作會明顯降低整個文件系統(tǒng)的性能。
擴展分配： 文件創(chuàng)建時，一次性分配一連串連續(xù)的塊，當(dāng)文件擴展時，也一次分配很多塊。meta-data在文件創(chuàng)建時寫入，當(dāng)文件大小沒有超過所有已分配文件塊大小時，就不用寫入meta-data，直到需要再分配文件塊的時候。
擴展分配采用成組分配塊的方式，減少了SCSI設(shè)備寫數(shù)據(jù)的時間，在讀取順序文件時具有良好的性能，但隨機讀取文件時，就和塊分配類似了。
文件塊的組或塊簇 ( block cluster) 的大小是在編譯時確定的。簇的大小對文件系統(tǒng)的性能有很大的影響。
注： meta-data 元信息：和文件有關(guān)的信息，比如權(quán)限、所有者以及創(chuàng)建、訪問或更改時間等。
2、文件的記錄形式
linux文家系統(tǒng)使用索引節(jié)點(inode)來記錄文件信息。索引節(jié)點是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它包含了一個文件的長度、創(chuàng)建及修改時間、權(quán)限、所屬關(guān)系、磁盤中的位置等信息。
一個文件系統(tǒng)維護了一個索引節(jié)點的數(shù)組，每個文件或目錄都與索引節(jié)點數(shù)組中的唯一的元素對應(yīng)。每個索引節(jié)點在數(shù)組中的索引號，稱為索引節(jié)點號。
linux文件系統(tǒng)將文件索引節(jié)點號和文件名同時保存在目錄中，所以，目錄只是將文件的名稱和它的索引節(jié)點號結(jié)合在一起的一張表，目錄中每一對文件名稱和索引節(jié)點號稱為一個連接。
對于一個文件來說，有一個索引節(jié)點號與之對應(yīng);而對于一個索引節(jié)點號，卻可以對應(yīng)多個文件名。
連接分為軟連接和硬連接，其中軟吵信橘連接又叫符號連接。
硬連接： 原文件名和連接文件名都指向相同的物理地址。目錄不能有硬連接;硬連接不能跨文件系統(tǒng)(不能跨越不同的分區(qū))，文件在磁盤中只有一個拷貝。
由于刪除文件要在同一個索引節(jié)點屬于唯一的連接時才能成功，因此硬連接可以防止不必要的誤刪除。
軟連接： 用 ln -s 命令建立文件的符號連接。符號連接是linux特殊文件的.一種，作為一個文件，它的數(shù)據(jù)是它所連接的文件的路徑名。坦歲沒有防止誤刪除的功能。
3、文件系統(tǒng)類型：
ext2 ： 早期linux中常用的文件系統(tǒng)
ext3 ： ext2的升級版，帶日志功能
RAMFS ： 內(nèi)存文件系統(tǒng)，速度很快
NFS ： 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，由SUN發(fā)明，主要用于遠(yuǎn)程文件共享
MS-DOS ： MS-DOS文件系統(tǒng)
VFAT ： Windows 95/98 操作系統(tǒng)采用的文件系統(tǒng)
FAT ： Windows XP 操作系統(tǒng)采用的文件系統(tǒng)
NTFS ： Windows NT/XP 操作系統(tǒng)采用的文件系統(tǒng)
HPFS ： OS/2 操作系統(tǒng)采用的文件系統(tǒng)
PROC : 虛擬的進程文件系統(tǒng)
ISO9660 ： 大部分光盤所采用的文件系統(tǒng)
ufsSun : OS 所采用的文件系統(tǒng)
NCPFS ： Novell 服務(wù)器所采用的文件系統(tǒng)
BFS ： Samba 的共享文件系統(tǒng)
XFS ： 由SGI開發(fā)的先進的日志文件系統(tǒng)，支持超大容量文件
JFS ：IBM的AIX使用的日志文件系統(tǒng)
ReiserFS : 基于平衡樹結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)
udf: 可擦寫的數(shù)據(jù)光盤文件系統(tǒng)
4、虛擬文件系統(tǒng)VFS
linux支持的所有文件系統(tǒng)稱為邏輯文件系統(tǒng)，而linux在傳統(tǒng)的邏輯文件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加料一個蓄念文件系統(tǒng)( Vitual File System ,VFS) 的接口層。
虛擬文件系統(tǒng)(VFS) 位于文件系統(tǒng)的最上層，管理各種邏輯文件系統(tǒng)，并可以屏蔽各種邏輯文件系統(tǒng)之間的差異，提供統(tǒng)一文件和設(shè)備的訪問接口。
5、文件的邏輯結(jié)構(gòu)
文件的邏輯結(jié)構(gòu)可分為兩大類： 字節(jié)流式的無結(jié)構(gòu)文件 和 記錄式的有結(jié)構(gòu)文件。
由字節(jié)流(字節(jié)序列)組成的文件是一種無結(jié)構(gòu)文件或流式文件 ，不考慮文件內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)，只是簡單地看作是一系列字節(jié)的序列，便于在文件的任意位置添加內(nèi)容。
由記錄組成的文件稱為記錄式文件 ，記錄是這種文件類型的基本信息單位，記錄式文件通用于信息管理。
6、文件類型
普通文件 ： 通常是流式文件
目錄文件 ： 用于表示和管理系統(tǒng)中的全部文件
連接文件 ： 用于不同目錄下文件的共享
設(shè)備文件 ： 包括塊設(shè)備文件和字符設(shè)備文件，塊設(shè)備文件表示磁盤文件、光盤等，字符設(shè)備文件按照字符操作終端、鍵盤等設(shè)備。
管道(FIFO)文件 : 提供進程建通信的一種方式
套接字(socket) 文件： 該文件類型與網(wǎng)絡(luò)通信有關(guān)
7、文件結(jié)構(gòu)： 包括索引節(jié)點和數(shù)據(jù)
索引節(jié)點 ： 又稱 I 節(jié)點，在文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，包含有關(guān)相應(yīng)文件的信息的一個記錄，這些信息包括文件權(quán)限、文件名、文件大小、存放位置、建立日期等。文件系統(tǒng)中所有文件的索引節(jié)點保存在索引節(jié)點表中。
數(shù)據(jù) ： 文件的實際內(nèi)容?？梢允强盏模部梢苑浅４?，并且擁有自己的結(jié)構(gòu)。
8、ext2文件系統(tǒng)
ext2文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)塊大小一般為 1024B、2023B 或 4096B
ext2文件系統(tǒng)采用的索引節(jié)點(inode)：
索引節(jié)點采用了多重索引結(jié)構(gòu)，主要體現(xiàn)在直接指針和3個間接指針。直接指針包含12個直接指針塊，它們直接指向包含文件數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊，緊接在后面的3個間接指針是為了適應(yīng)文件的大小變化而設(shè)計的。
e.g： 假設(shè)數(shù)據(jù)塊大小為1024B ，利用12個直接指針，可以保存更大為12KB的文件，當(dāng)文件超過12KB時，則要利用單級間接指針，該指針指向的數(shù)據(jù)塊保存有一組數(shù)據(jù)塊指針，這些指針依次指向包含有實際數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊，
假如每個指針占用4B，則每個單級指針數(shù)據(jù)塊可保存 1024/4=256 個數(shù)據(jù)指針，因此利用直接指針和單級間接指針可保存 1024*12+1024*256=268 KB的文件。當(dāng)文件超過268KB時，再利用二級間接指針，直到使用三級間接指針。
利用直接指針、單級間接指針、二級間接指針、三級間接指針可保存的更大文件大小為：
*12+1024*256+1024*256*256+1024*256*256*256=KB，約 16GB
若數(shù)據(jù)塊大小為2023B，指針占4B，則更大文件大小為： 2023*12+2023*512+2023*512*512+2023*512*512*512=268,960,792 KB 約 268GB
若數(shù)據(jù)塊大小為4096B，指針占4B，則更大文件大小為： 4096*12+4096*1024+4096*1024*1024+4096*1024*1024*1024=4,299,165,744 KB ，約 4TB
注： 命令 tune2fs -l /dev/sda5 可查看文件系統(tǒng)
ext2文件系統(tǒng)更大文件名長度： 255個字符
ext2文件系統(tǒng)的缺點：
ext2在寫入文件內(nèi)容的同時并沒有同時寫入文件meta-data， 其工作順序是先寫入文件的內(nèi)容，然后等空閑時候才寫入文件的meta-data。若發(fā)生意外，則文件系統(tǒng)就會處于不一致狀態(tài)。
在重新啟動系統(tǒng)的時候，linux會啟動 fsk ( file system check) 的程序，掃描整個文件系統(tǒng)并試圖修復(fù)，但不提供保證。
9、ext3文件系統(tǒng)：
ext3基于ext2的代碼，所以磁盤格式與ext2相同，使用相同的元數(shù)據(jù)。
ext2文件系統(tǒng)無損轉(zhuǎn)化為ext3文件系統(tǒng)： tune2fs -j /dev/sda6
日志塊設(shè)備( Journaling block device layer,JBD)完成ext3文件系統(tǒng)日志功能。JBD不是ext3文件系統(tǒng)所特有的，它的設(shè)計目標(biāo)是為了向一個塊設(shè)備添加日志功能。
當(dāng)一個文件修改執(zhí)行時，ext3文件系統(tǒng)代碼將通知JBD，稱為一個事務(wù)(transaction)。發(fā)生意外時，日志功能具有的重放功能，能重新執(zhí)行中斷的事務(wù)。
日志中的3種數(shù)據(jù)模式：
)、data=writeback ：不處理任何形式的日志數(shù)據(jù)，給用戶整體上的更高性能
)、data=odered ：只記錄元數(shù)據(jù)日志，但將元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)組成一個單元稱為事務(wù)(transaction) 。此模式保持所句句的可靠性與文件系統(tǒng)的一致性，性能遠(yuǎn)低于data=writeback模式，但比data=journal模式快
)、data=journal ：提供完整的數(shù)據(jù)及元數(shù)據(jù)日志，所有新數(shù)據(jù)首先被寫入日志，然后才被定位。意外發(fā)生過后，日志可以被重放，將數(shù)據(jù)與元數(shù)據(jù)帶回一致狀態(tài)。這種模式整體性能最慢，但數(shù)據(jù)需要從磁盤讀取和寫入磁盤時卻是3種模式中最快的。
ext3文件系統(tǒng)更大文件名長度： 255個字符
ext3文件系統(tǒng)的優(yōu)點：可用性、數(shù)據(jù)完整性、速度、兼容性
10、ReiserFS文件系統(tǒng)
ReiserFS文件系統(tǒng)是由Hans Reiser和他領(lǐng)導(dǎo)的開發(fā)小組共同開發(fā)的，整個文件系統(tǒng)完全是從頭設(shè)計的，是一個非常優(yōu)秀的文件系統(tǒng)。也是最早用于Linux的日志文件系統(tǒng)之一。
ReiserFS的特點
先進的日志機制
ReiserFS有先進的日志(Journaling/logging)功能 機制。日志機制保證了在每個實際數(shù)據(jù)修改之前，相應(yīng)的日志已經(jīng)寫入硬盤。文件與數(shù)據(jù)的安全性有了很大提高。
高效的磁盤空間利用
Reiserfs對一些小文件不分配inode。而是將這些文件打包，存放在同一個磁盤分塊中。而其它文件系統(tǒng)則為每個小文件分別放置到一個磁盤分塊中。
獨特的搜尋方式
ReiserFS基于快速平衡樹(balanced tree)搜索，平衡樹在性能上非常卓越，這是一種非常高效的算法。ReiserFS搜索大量文件時，搜索速度要比ext2快得多。Reiserfs文件 系統(tǒng)使用B*Tree存儲文件，而其它文件系統(tǒng)使用B+Tree樹。B*Tree查詢速度比B+Tree要快很多。Reiserfs在文件定位上速度非常 快。
在實際運用中，ReiserFS 在處理小于 4k 的文件時，比ext2 快 5 倍;帶尾文件壓縮功能(默認(rèn))的ReiserFS 比ext2文件系統(tǒng)多存儲6%的數(shù)據(jù)。
支持海量磁盤
ReiserFS是一個非常優(yōu)秀的文件系統(tǒng)，一直被用在高端UNIX系統(tǒng)上，可輕松管理上百G的文件系統(tǒng)，ReiserFS文件系統(tǒng)更大支持的文件系統(tǒng)尺寸為16TB。這非常適合企業(yè)級應(yīng)用中。
優(yōu)異的性能
由于它的高效存儲和快速小文件I/O特點，使用ReiserFs文件系統(tǒng)的PC，在啟動X窗口系統(tǒng)時，所花的時間要比在同一臺機器上使用ext2文 件系統(tǒng)少1/3。另外，ReiserFS文件系統(tǒng)支持單個文件尺寸為4G的文件，這為大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在linux上的應(yīng)用提供了更好的選擇。
;
linux文件接口的介紹就聊到這里吧，感謝你花時間閱讀本站內(nèi)容，更多關(guān)于linux文件接口,深入解析Linux文件接口，掌握文件操作技能,linux文件系統(tǒng)基礎(chǔ)知識的信息別忘了在本站進行查找喔。
創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)推廣網(wǎng)站建設(shè)，網(wǎng)站設(shè)計，網(wǎng)站建設(shè)公司，網(wǎng)站制作，網(wǎng)頁設(shè)計，1500元定制網(wǎng)站優(yōu)化全包，先排名后付費，已為上千家服務(wù)，聯(lián)系電話：13518219792
當(dāng)前標(biāo)題：深入解析Linux文件接口，掌握文件操作技能(linux文件接口)
網(wǎng)站地址：http://www.dlmjj.cn/article/dpieiod.html
