Linux系统应用基础教程第四章

链接文件就是指向被链接目录或文件的文件。采用链接机 制不需要复制文件，能有效地节省磁盘空间，特别是为文件共 享提供了一条有效的途径。i节点在硬链接与软链接中都起到了 重要的作用。
硬链接 硬链接指向文件的i节点。用ln命令就可以创建一个硬链接。例如，执行 ln add addlink 命令就建立一个add文件的硬链接addlink文件。在下面的例 子中可以看到add和addlink文件有相同的i节点或索引号（297731）；有 相同的文件创建日期和时间（1月9日，22:20）；有相同的文件大小 （138字节）。 #ls –li add* 297731 -rw-r--r-- 2 root root 138 1月 9 22:20 add 297731 -rw-r--r-- 2 root root 138 1月 9 22:20 addlink 如果要建立目录的硬链接，则要用命令ln –d或ln –F，也可以直接用lndir 命令。只有超级用户或具有超级用户权限的系统管理员才能建立目录的 硬链接。硬链接的文件可以被移动或编辑，这并不影响实际的文件。 软链接 软链接是与要链接文件或目录的路径链接，而不是与i节点链接；因此， 软链接只是指向i节点号。可以用ln –s命令创建一个软链接。例如，执行 ln –s add softlink命令就建立一个add文件的软链接softlink文件。在下面的 例子中可以看到add和softlink文件有不同的i节点或索引号（分别为 297731和297777）；有不同的文件创建日期和时间（分别为1月9日， 22:20和2月28日，20:41）；有不同的文件大小（分别为138和3字节）。
第四章 文件系统管理 计算机系统中除了CPU、存储器和I/O设备等 硬件资源外，还有许多系统和用户程序、数据这 样的软件资源。这些软件资源都是一些具有一定 逻辑意义的相关联的信息集合。从系统管理的角 度把它们看成一个个的文件，并把它们保存在某 种存储介质上；对计算机系统中软件资源的管理 形成了操作系统的文件系统。 操作系统通过文件系统对用户的程序和数据进行 组织、存放、保护和共享，其目的是方便用户对 文件按名存取、提高存储设备的利用率、保护用 户软件资源的安全。
第一类是文件所有者（文件主），即创建文件的人。 第二类是同组用户，即几个有某些共同关系的用户组成的集体。 第三类是其他用户。 Linux 把文件权限也分为三类： 第一类是可读，用r表示。 第二类是可写，用w表示。 第三类是可执行，用x表示。 每一类用户的文件权限设置成三位，如果为可读、可写、可执行， 则表示为rwx；如果没有某类权限，则用-表示；例如，某类用户的文件 权限为r-x，表示该类用户对文件只有读、执行权限，而没有写的权限。 因此，一个文件需要用9位来表示三类用户的文件权限。 实际上在Linux系统的终端中用 ls –l 命令查看一个文件的权限时， 系统显示的是文本视图，用户看到的是十个字符，第一个字符表示文件 类型，如果为-表示普通文件、b是块设备文件、c是字符设备文件、l是连 接文件、d是目录文件、s是隐藏文件。第二到四个字符表示文件主的权 限，第五到七个字符表示同组用户的权限，第八到十个字符表示其他用 户的权限。例如，显示为-rw-r--r--。
4．1 文件与文件系统的概念 用户在使用操作系统时，最经常用的就是文件系统。 特别地，在Linux操作系统中把CPU、内存以外的所有设备 都抽象为文件来处理。进程只和文件系统发生关系，当进 程使用计算机系统中的硬件设备时，由文件系统屏蔽掉硬 件设备的具体特性和如何提供服务等细节，这些具体细节 由操作系统的设备管理模块实现并为文件系统提供一个简 单、统一的接口。因此，在Linux系统中文件系统也是设备 管理模块的接口。 4．1．1 文件的概念 文件是存储在某种存储介质上具有标识名的一组相关信息 集合。文件具有以下特性： 1. 任何具有独立意义的一组信息都可以组织成一个文件。 2. 可保存性。 3. 可按名存取，无需了解它在存储介质上的具体物理位置。
# ls –li add softlink 297731 -rw-r--r-- 2 root root 138 1月 9 22:20 add 297777 lrwxrwxrwx 1 root root 3 2月 28 20:41 softlink -> add 与硬链接相比，软链接不直接访问文件系统，因此它 可以位于不同的磁盘分区上；但是，移动它会影响原文件。 对于采用硬链接方式，要对被链接的文件进行特殊管理， 以免它被删除时引发系统错误。对Linux系统而言，系统为 每个文件设有链接计数器。当指向一个文件的新链接建立 时，该链接计数器加1；当一个文件链接被从目录中删除时， 该链接计数器减1，如果链接计数器的值为0，则该文件所 占据的空间被释放。 对于采用软链接方式，如果原来被链接的文件删除，那么 所有软链接将被留下悬空。这就像在MS Windows中为某个 应用程序建立快捷方式后，如果该应用程序被删除，则系 统不会自动删除对应的快捷统中比较特殊的一类文件，设备文件有时也称为特别 文件。通过这类文件用户才可以访问计算机系统的外部设备，如磁盘、 打印机等；通过这类文件Linux系统实现了设备的独立性。现代计算机系 统往往配置多种类型的设备，每一种类型的设备又可以配置多台。为了 提高计算机系统的可适应性与可扩展性，操作系统希望用户不指定特定 的设备，而代之以指定逻辑设备。 逻辑设备是实际物理设备属性的抽象，它并不限于某个具体设备。例如， 逻辑设备LPT1可以是并行打印机，也可以是其他并行设备；可以是0号打 印机，也可以是1号打印机。同样，逻辑设备CON1可以是串行端口的鼠 标，也可以是游戏杆等其他串行设备。 所谓设备独立性也称为设备无关性，它是指用户程序中的逻辑设备与实 际使用的物理设备无关，可以脱离具体的物理设备来使用设备；由操作 系统建立逻辑设备与物理设备之间的映像关系，并由操作系统做相应的 连接工作。 Linux 系统采用将外部设备看作是一个独立的文件来解决增加新设备的问 题。无论向计算机系统中添加哪种类型的设备，只需要在系统内核中添 加必要的设备驱动程序即可，当使用该设备时，系统内核都可以用与访 问文件一样的方式来访问设备。设备文件就是在外部设备和操作系统之 间提供一种标准的接口，使用户可以像使用普通文件一样来使用外设， 所不同的就是打开一个设备文件相当于为一个进程分配设备，关闭一个 设备文件相当于释放一个进程所占用的设备。
在Linux系统中文件或目录的共享通过创建链接的方式来实现。Linux与Unix一样 支持两种类型的链接；第一种是硬链接，它是复制指向相同存储区的目录条目，如图 4-3所示，第二种是软链接（也称为符号链接）就是在自己目录文件中建立指向共享目 录或文件所在目录文件中目录项的指针，如图4-4所示。链接实际上就是给文件或目录 起一个绰号，可以用多个名字表示同一个目录或文件，软链接类似于MS Windows 中 的快捷方式。
在Linux系统中，设备文件通常存放在/dev目录下。从设备文件的名称可 以看出它使用设备的主设备号和次设备号来指定外设，主设备号用于说 明设备类型，而次设备号用于说明具体是哪一个设备。例如，设备文件 /dev/hda指的就是系统中的第一个硬磁盘驱动器。其中hd是硬磁盘的英 文缩写（hard disk），同时也是主设备名；而a是次设备名，表示第一个 硬磁盘。如果有多个硬磁盘，则以hda、hdb等表示；如果每个磁盘上有 多个分区，则在次设备号后用数字编号来表示分区，如hda0、hdb3等等。 设备文件还可细分为块设备和字符设备两种。块设备指以固定长度的数 据块为单位来组织和传送数据的设备，如磁盘、磁带等；字符设备指以 单个字符为单位来传递信息的设备，如终端显示器、打印机等。大多数 设备都同时提供数据块和字符两种数据访问方式，但是每一种设备都有 其最佳的访问方式。例如，对于终端一般采用字符访问方式，而对于磁 盘则两种方式都可以采用。 设备文件中最特殊的是 /dev/null，它就像“黑洞”一样，将所有写入的数 据吞噬。通常将它作为一个废物池，将不需要的输出信息或是要删除的 文件送到这里。注意，送到这里的文件是不可恢复的。如果用它作为一 个输入文件，如cat</dev/null>myfile.txt，则会产生一个零长度的 myfile.txt文件。 在Linux系统中除了普通文件、目录文件、连接文件、设备文件外， 还有管道（FIFO）文件和套接字文件。
要注意的是Linux下的目录文件与 DOS/Windows 下的 “目录” 不同，Linux这样 作的目的是为了加快文件检索的速度。 DOS/Windows下的目录也是由目录项构成，但是它的目录项中没有文件号，而 是 列出每个文件的属性、起始簇号、创建日期、修改日期等等，长度远大于16个字节。 Linux下目录文件只包含文件名和文件号，目的是减少目录项的长度，这样在搜 索 文件时根据文件名进行比较，找到该文件名后再从对应的文件号（i_number）找出该文 件的其他信息。由于目录项短，相同容量下可存储的目录项就多，找到文件的几率就大， 所以可以加快文件检索的速度。 链（连）接文件 从使用的角度来说一个文件或目录出现在文件系统目录结构的几个地 方常常是方 便的（当然这会破坏真正的树型结构）。例如，两个程序员正在某个相同的项目上工作， 都希望与项目关联的若干文件保存在自己的目录中；这可以通过文件的共享来实现。 文件或目录的共享不同于文件或目录拷贝。
4．1．1．1 文件类型 在不同的操作系统下文件的类型有一些差别，Linux系统中的文件类型 有： 普通文件 所有用编辑程序、语言编译程序、数据库管理程序等产生的文本文件、 二进制文件、 数据文件等都是普通文件，它是一种无结构的流式文件，所谓流式文件它是相 关信息的 有序集合，或者说是有一定意义的字符流。它包含的内容最多，范围最广。 普通文件又可进一步分为文本文件和二进制文件。如用文本编辑器编辑 的hello.c （文本）文件，对hello.c文件编译生成的hello.o（二进制）文件，对hello.o文件 连接 生成的hello（二进制—可执行）文件。 目录文件 用于存放文件名和其他有关文件信息的文件，即用于检索文件的文件。目 录文件可 以包含下一级目录文件和普通文件，每一级的目录文件都是如此以便在系统中 形成一棵 目录树。 Linux的目录文件由目录项构成，它包括两个部分：即文件名和文件号，文件号 被称作i节点号 i_number。如图4-2所示