学习笔记4

文件操作

文件操作级别

硬件级别：硬件级别文件操作：

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。

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，前缀k表示内核函数。如kmount(),kumount(),kmkdir(),krmdir...
系统调用：用户模式程序使用系统调用来访问内核函数。c语言库函数会发出一个系统调用，使进程进入内核模式来执行相应的内核函数，如open()可进入kopen()，当进程结束执行内核函数时，会返回到用户模式，并得到所需结果。
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，I/O库函数为用户读/写单独的字符、行或数据结构记录等。
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。
sh脚本：用sh编程语言编写的程序，可通过命令解释程序sh来执行。

文件I/O操作

(1)用户模式下的程序执行操作
FILE *fp=fopen("file","r"); or FILE *fp=fopen("file","w");
可以打开一个读/写文件流。
(2)fopen()在用户空间中创建一个FILE结构体，包含一个文件描述符fd、一个fbuf[BLKSIZE]和一些控制变量，它会向内核中的kopen()发出一个fd=open("file",flags=READ or WRITE)系统调用。
(3)fread(ubuf,size,nitem,fp):将nitem个size字节读取到ubuf上，通过：

将数据从FILE结构体的fbuf上复制到ubuf上，若数据足够，则返回。
如果fbuf没有更多数据，则执行(4a)
(4a)发出read(fd,fbuf,BLKSIZE)系统调用，将文件数据块从内核读到fbuf上，然后将数据复制到ubuf上，直到数据足够或者文件无更多数据可复制。
(4b)fwrite(ubuf,size,nitem,fp):将数据从ubuf复制到fbuf。
若（fbuf有空间）：将数据复制到fbuf上，并返回。
若（fbuf已满）：发出write(fd,fbuf,BLKSIZE)系统调用，将数据块写入内核，然后再次写入fbuf。
(5)对于read(fd,buf,BLKSIZE)系统调用，要确定所需的（dev，blk）编号，然后查询I/O缓冲区高速缓存。
.get a buffer = (dev,blk);
(6)对于write(fd，fbuf,BLKSIZE)系统调用，要确定需要的（dev，blk）编号，然后查询I/O缓冲区高速缓存。

使用系统调用进行文件操作

系统调用必须由程序发出。它们的用法就像普通函数调用一样。每个系统调用都是一个库函数，它汇集系统调用参数，并最终向操作系统内核发出一个系统调用。sh命令man 2 NAME显示了系统调用名称的手册页。
int syscall(int a, int b, int c, int d);
第一个参数a是系统调用编号，b、c、d是对应内核函数的参数。

stat系统调用

stat/lstat/ftast系统调用可将一个文件的信息返回。
通过stat系统调用函数查看文件大小

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 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：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);