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$