APUE-文件和目录（四）文件系统

一个命令 mkfs

讲文件系统前先介绍一个用于创建文件系统的命令：
mkfs

mkfs [options] [-t type fs-options] device [size]

描述
mkfs用来在设备上创建一个Linux文件系统，这个设备通常情况下是一个硬盘分区。上面的device参数要么是设备名（例如：/dev/hda1,/dev/sdb2）,或者为包含文件系统的一个普通文件。size参数为此文件系统使用的block的数量。

返回值0代表成功，1代表失败。

选项（参数）

• -t --type type
  指定将要创建的文件系统的类型。默认为ext2。
• fs-options
  用来传递给文件系统生成器的特定选项。下面的选项被大多数文件系统生成器所支持。

-V，--verbose

产生详细输出，包括被执行的所有的文件系统的特定命令的输出。多次（大于一次）指定这个选项会抑制任意文件系统的特定命令的执行。这只在测试的情况下才会用到。
-V, --version

显示版本信息后退出。（选项-V只有在它是唯一参数的情况下才会显示版本信息，否则按照--verbose来工作。）

-h,--help
显示帮助信息

APUE中的文件系统

APUE中讲的是以Berkeley快速文件系统为基础的Unix文件系统。

我们可以把一个磁盘分为一个或多个分区。每个分区都可以包含一个文件系统，参照图4.13。

硬连接

问题：为什么删除一个目录项的函数被称之为unlink而不叫做delete。

i节点是固定长度的记录项，它包含有关文件的大部分信息。图4-14中的两个目录项指向同一个i节点。每个i 节点都有一个链接计数，其值是指向该i节点的目录项数。只有当链接计数减少至0时，才可删除该文件（也就是可以释放该文件占用的数据块）。这就是为什么删除一个目录项被称作unlink的原因。在stat结构中，链接计数包含在st_nlink成员中，其基本系统数据类型是nlink_t。这种类型称为硬连接。

软链接（符号链接）

符号链接文件的实际内容包含了该符号链接所指向的文件的名字。看下面的例子：

lrwxrwxrwx 1 root 7 Sep 25 07:14 lib -> usr/lib

目录项中的文件名是3个字符的字符串lib，而在该文件中包含了7个字节的数据usr/lib。该i节点的文件类型是S_IFLINK,于是系统知道这是一个符号链接。

文件信息

i节点包含了文件有关的所有信息：文件类型、文件访问权限、文件长度和指向文件数据库的指针等。stat结构中的大多数信息都取自i节点。只有两项重要数据存放在目录项中：文件名和i节点编号。i节点标号的数据类型为ino_t。

ln命令和mv命令

ln命令用户创建链接（硬连接和软连接），因为目录项中的i节点编号指向同一文件系统中的相应i节点，一个目录项不能指向另一个文件系统的i节点。因此ln命令（构造一个指向一个现有文件的新目录项）不能跨文件系统。

在不跨文件系统为一个文件重命名时，该文件的实际内容并未移动，只需要构造一个指向现有i节点的新目录项，并删除老的目录项。链接计数不会变。这是mv(1)命令的通常操作方式。

目录文件的链接计数

假设我们创建了一个新目录

$mkdir testdir

图4-15显示结果。该图显示的显示了.和..目录项。图中显示了两个i节点：

• 编号为2549的i节点，其字段类型表示这是一个目录，链接计数为2。任何一个页目录（不包含任何目录的目录）的链接计数总是2，它来自命名该目录的目录项以及在该目录中的.项。
• 编号为1267的i节点,其字段类型表示它是一个目录，链接计数大于等于3。因为至少有三个目录项指向它，一个是命名它的目录项（图中没有显示），第二个是在该目录中的.项，第三个是在子目录testdir中的..项。
  注意： 在父目录中的每一个子目录都使该父目录的链接计数增加1。

函数link、linkat、unlink、unlinkat和remove

创建一个文件链接

任何一个文件可以有多个目录项指向其i节点。创建一个指向现有文件的链接的方法是使用link函数或者linkat函数。

#include <unistd.h>
int link(const char*existingpath,const char *newpath);
int linkat(int efd,const char*existingpath,int fd,const char*newpath,int flag);
成功返回0；出错返回-1

这两个函数创建一个新目录项newpath，它引用现有文件existingpath。如果newpath已经存在，则返回出错。只创建newpath中的最后一个分量，路径中的其他部分应该已经存在。

• 大多数文件系统不支持跨越文件系统的链接。
• 大多数文件系统不支持创建指向一个目录的硬链接，因为这样做可能在文件系统中形成循环。

删除一个文件链接

为了删除一个现有的目录项，可以调用unlink函数。

#include <unistd.h>
int unlink(const char*pathname);
int unlinkat(int fd,const char*pathname,int flag);
成功返回0，出错返回-1

什么情况下才会删除一个文件的内容

• 使用unlink函数会将pathname所引用文件的链接计数减1。如果对该文件还有其他链接，则仍可通过其他文件访问该文件的数据。如果出错，则不对该文件做任何更改。
• 使用unlink函数解除一个文件的链接，必须对包含该目录项的目录具有写和执行权限，此外，如果对该目录设置了粘着位，还需要具备下面三个条件之一：
  1. 拥有该文件；
  2. 拥有该目录；
  3. 具有超级用户权限。
• 检查链接计数之前，内核会检查打开该文件的进程个数，如果进程数为0才会去检查链接计数，如果计数也是0，那么就会删除该文件的内容。