学习笔记四

学习笔记四

一、作业要求

自学教材第7、8章，提交学习笔记 (10分)，评分标准如下：

  1. 知识点归纳以及自己最有收获的内容，选泽至少2个知识点利用chatgpt等工具进行苏格拉底挑战，并提交过程截图，提示过程参考下面内容(4分)

    我在学***X知识点，请你以苏格拉底的方式对我进行提问，一次一个问题 核心是要求GPT:“请你以苏格拉底的方式对我进行提问" 然后GPT就会给你提问，如果不知道问题的答案，可以反问Al:“你的理解(回答) 是什么?如果你觉得差不多了，可以先问问GPT:“针对我XXX知识点，我理解了吗?“ GPT会给出它的判断，如果你也觉得自己想清楚了，可以最后问GPT:"我的回答结束了，请对我的回答进行评价总结”，让它帮你总结一下。

  2. 问题与解决思路，遇到问题最先使用chatgpt等AI工具解决，并提供过程截图 (3分)

  3. 实践过程截图，代码链接 (2分)

  4. 其他(知识的结构化，知识的完整性等，提交markdown文档，使用openeuler系统等) (1分)

二、教材知识点总结

1. 文件操作级别

文件操作分为五个级别，按照从低到高的顺序排列如下。

(1)硬件级别:硬件级别的文件操作包括:

  • fdisk:将硬盘、U盘或SDC盘分区。

  • mkfs:格式化磁盘分区，为系统做好准备。

  • fsck:检查和维修系统。

  • 碎片整理:压缩文件系统中的文件。

    其中大多数是针对系统的实用程序。普通用户可能永远都不需要它们，但是它们是创建和维护系统不可缺少的工具。

(2)操作系统内核中的文件系统函数:每个操作系统内核均可为基本文件操作提供支持。下文列出了类Unix 系统内核中的一些函数，其中前缀k 表示内核函数。

(3)系统调用:用户模式程序使用系统调用来访问内核函数。

(4)I/O库函数:系统调用可让用户读/写多个数据块，这些数据块只是一系列字节它们不知道，也不关心数据的意义。用户通常需要读/写单独的字符、行或数据结构记录等。如果只有系统调用，用户模式程序则必须自已从缓冲区执行这些操作。大多数用户会认为这非常不方便。为此，C语言库提供了一系列标准的I/O函数，同时也提高了运行效率I/O库函数包括:

FILEmode I/0: fopen(),fread(); Ewrite(),fseek(),fclose(),fflush()
char mode I/0: getc()， getchar() ugetc(); putc(),putchar()
line mode I/0: gets(), fgets(); puts(), Eputs()
formatted I/0: scanf(),fscanf(),sscanf(); printf(),Eprintf(),sprintf()

(5)用户命令:用户可以使用Unix/Linux命令来执行文件操作，而不是编写程序。每个用户命令实际上是一个可执行程序(cd 除外)通常会调用库I/O函数，而库I/O函数再发出系统调用来调用相应的内核函数。

(6)sh 脚本:虽然比系统调用方便得多，但是必须要手动输人命令，如果使用的是 GUI，必须要拖放文件图标和点击指向设备来输人，操作烦琐而且耗时。sh 脚本是用 sh 编程语言编写的程序，可通过命令解释程序 sh 来执行。sh 语言包含所有的有效 Unix/Linux 命令。

2. 低级别文件操作

（1）分区

①主引导记录（MBR） ​ 一个块存储设备，如硬盘、U盘、SD卡等，可以分为几个逻辑单元，称为分区。各分区均可以格式化为特定的文件系统，也可以安装在不同的操作系统上。大多数引导程序，如GRUB、LILO等，都可以配置为从不同的分区引导不同的操作系统。分区表位于第一个扇区的字节偏移446 (0x1BE)处，该扇区称为设备的主引导记录（MBR)。

（2）格式化分区 ​ fdisk只是将一个存储设备划分为多个分区。每个分区都有特定的文件系统类型，但是分区还不能使用。为了存储文件，必须先为特定的文件系统准备好分区。该操作习惯上称为格式化磁盘或磁盘分区。在Linux中，它被称为mkfs，表示Make文件系统。Linux支持多种不同类型的文件系统。

3. 位图

Block #8 块位图（Bmap） 位图用来表示某种项的位序列，例如磁盘块或索引节点。位图用于分配和回收项。在位图中，0表示对应项处于FREE状态，1表示处于IN_USE状态。1个软盘有1440个块，但Block#0未被文件系统使用，所以对应位图只有1439个有效位，无效位视作IN_USE处理，设置为1。

Block #9 索引节点位图（Imap） 一个索引节点就是用来代表一个文件的数据结构。EXT2文件系统是使用有限数量的索引节点创建的。各索引节点的状态用B9 中 Imap中的一个位表示。在EXT2 FS 中，前10个索引节点是预留的。所以，空EXT2 FS的Imap 以10个1开头，然后是0。无效位再次设置为1。

4.系统调用

（1）简单的系统调用

  • access：检査对某个文件的权限

int access(char *pathname, int mode);

  • chdir：更改目录

int chdir(const char *path);

  • chmod：更改某个文件的权限

int chmod(char *path, mode_t m）；

  • chown：更改文件所有人

int chown(char *name, int uid, int gid);

  • chroot：将(逻辑)根目录更改为路径名

int chroot (char *patiiname);

  • getcwd：获取CWD的绝对路径名

char *getcwd(char *buf, int size);

  • mkdir：创建目录

int mkdir(char *pathname, mode_t mode);

  • rmdir：移除目录(必须为空)

int rmdir (char *pathname);

  • link：将新文件名硬链接到旧文件名

int link(char *oldpath, char *newpath);

  • unlink：减少文件的链接数；如果链接数达到0,则删除文件

int uniink(char *pathname);

  • symlink：为文件创建一个符号链接

int symliak(char *oldpath, char *newpath);

  • rename:更改文件名称

int rename(char *oldpath, char *newpath);

  • utime:更改文件的访问和修改时间

int utime(char *pathname, struct utimebuf *time)

以下系统调用需要超级用户权限:

  • mount：将文件系统添加到挂载点目录上

int mount(char *specialfile, char *mountDir);

  • umount：分离挂载的文件系统

int umount(char *dir);

  • mknod：创建特殊文件

int mknod(char *path, int mode, int device);
（2）常用的系统调用

  • stat：获取文件状态信息

int stat(char *filename, struct stat *buf);
int fstat(int filedes, struct stat *buf);
int lstat(char *filename, struct stat *buf);

  • open：打开一个文件进行读、写、追加

int open(char *file, int flags, int mode);

  • close：关闭打开的文件描述符

int close(int fd);

  • read：读取打开的文件描述符

int read(int fd, char buf[], int count);

  • write：写入打开的文件描述符

int write(int fd, char buf[], int count);

  • lseek：重新定位文件描述符的读/写偏移量

int lseek(int fd, int offset, int whence);

  • dup：将文件描述符复制到可用的最小描述符编号中

int dup(int oldfd);

  • dup2：将oldfd复制到newfd中，如果文件链接数为0，则删除文件

int dup2(int oldfd, int newfd);

  • link：将新文件硬链接到旧文件

int link(char *oldPath, char *newPath);

  • unlink：取消某个文件的链接；如果文件链接数为0，则删除文件

int unlink(char *pathname);

  • symlink：创建一个符号链接

int symlink(char *target, char *newpath);

  • readlink：读取符号链接文件的内容

int readlink(char *path, char *buf, int bufsize);

  • umask：设置文件创建掩码；文件权限为(mask & ~umask)

int umask(int umask);

5. 链接文件

（1）硬链接
ln oldpath newpath

创建从newpath到oldpath 的硬链接。对应的系统调用为:

link(char *oldpath, char *newpath)

硬链接文件会共享文件系统中相同的文件表示数据结构(索引节点)。文件链接数会记录链接到同一索引节点的硬链接数量。硬链接仅适用于非目录文件。否则，它可能会在文件系统名称空间中创建循环，这是不允许的。相反，系统调用:

unlink(char *pathname)

会减少文件的链接数。如果链接数变为 0，文件会被完全删除。这就是 rm(le)命令的作用如果某个文件包含非常重要的信息，就最好创建多个链接到文件的硬链接，以防被意外删除。

（2）软链接
ln -s oldpath newpath             # ln command with the -s flag

创建从newpath到oldpath 的软链接或符号链接。对应的系统调用是:

symlink(char *oldpath, char *newpath)

newpath是LNK类型的普通文件，包含oldpath字符串。它可作为一个绕行标志，使访问指向链接好的目标文件。与硬链接不同，软链接适用于任何文件，包括目录。软链接在以下情况下非常有用。 ①通过一个较短的名称来访问一个经常使用的较长路径名称，例如:

x-> aVeryLongPathnameFile

②将标准动态库名称链接到实际版本的动态库，例如:

1ibc.so.6 -> libc.2.7.so

当将实际动态库更改为不同版本时，库安装程序只需更改 (软)链接以指向新安装的库

6. open-close-lseek 系统调用

  • open:打开一个文件进行读、写、追加

    int open(char *file, int flags, int mode);

  • close:关闭打开的文件描述符

    int close(int fa);

  • read:读取打开的文件描述符

    int read(int fd, char buf[ ], int count);

  • write:写人打开的文件描述符

    int write(int fd,char buf[ ], int count);

  • lseek:将文件描述符的字节偏移量重新定位为偏移量

    int lseek(int fd,int offset, int whence);

  • umask:设置文件创建掩码;文件权限为(mask&~umask)

(1)打开文件和文件描述符
#include <sys/type.h>#include<sys/stat.h>
finclude <fcntl.h>
int open(char *pathname， int flags, mode_t mode)
(2)关闭文件描述符
#include <unistd.h>
int close(inf fd);

close()关闭指定的文件描述符fd，可重新用它来打开另一个文件。

(3)文件描述符
#include <sys/type.h>
#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

思维导图

 

 

三、实践截图与代码

1. 系统调用实现文件复制

2. 虚拟磁盘映像创建

 帮助文档说明：

 n命令：创建新分区

 p命令：打印分区

3. 利用chatgpt提问

 

 

posted @ 2023-09-26 16:27  20211307李文婧  阅读(12)  评论(0)  编辑  收藏  举报