读书笔记-APUE第三版-(4)文件和目录

stat函数返回文件信息，本章内容围绕存储在stat结构体中的各种文件属性展开。（注：ls -l会调用stat函数，显示文件相关信息。）

struct stat {
mode_t st_mode; /* file type & mode (permissions) 文件类型&权限*/
ino_t st_ino; /* i-node number (serial number) i-node号*/
dev_t st_dev; /* device number (file system) 设备号（文件系统）*/
dev_t st_rdev; /* device number for special files 特殊文件设备号*/
nlink_t st_nlink; /* number of links 链接数*/
uid_t st_uid; /* user ID of owner 所属用户ID*/
gid_t st_gid; /* group ID of owner 所属用户组ID*/
off_t st_size; /* size in bytes, for regular files 文件大小*/
struct timespec st_atim; /* time of last access 访问时间*/
struct timespec st_mtim; /* time of last modification 修改时间*/
struct timespec st_ctim; /* time of last file status change 状态更新时间*/
blksize_t st_blksize; /* best I/O block size 块大小*/
blkcnt_t st_blocks; /* number of disk blocks allocated 块数量*/
};

文件类型(st_mode)

In UNIX, everything is a file。

普通文件：UNIX不区分文本文件和二进制文件。
目录文件：目录也是文件，包含文件夹下文件名称和指向他们的指针。
 块设备文件：比如硬盘/dev/sda。
字符设备文件：比如终端/dev/tty。
 FIFO：命名管道，用于进程间通信，15章介绍。
Socket：用于网络通信，16章介绍。
符号链接:内容为指向文件的文件名。

下表展示了Linux系统各种类型文件比例。

File type	Count	Percentage %
Regular file	415,803	79.77
Directory	62,197	11.93
Symbolic link	40,018	8.25
Character special	155	0.03
Block special	47	0.01
Socket	45	0.01
FIFO	0	0.00

文件访问权限(st_mode)

进程用户ID

以下ID都是进程相关的（不要和文件相关混淆）。

Real user ID Real group ID	Who we really are
Effective user ID Effective group ID Supplementary group ID	用于文件访问权限验证。一般情况下和Real ID相等，除非被执行文件的set-user-ID位被设置,那么进程的有效ID会被设置成被执行文件拥有者ID。比如passwd就是set-user-ID位被设置的可执行文件，属主是root，普通用户才能使用passwd命令更新/etc/passwd文件。
Saved set-user-ID Saved set-group-ID	调用exec函数后，这俩ID从effective user ID和effective group ID拷贝而来，setuid方法中详细介绍

文件访问权限

文件访问权限分为三组，分别对应User/Group/Other，每组都包括读/写/执行权限。值得注意的是目录的可读权限和可执行权限，可读表示可以读取目录中文件名列表，可执行才能cd进入目录。

st_mode mask	Meaning
S_IRUSR	user-read
S_IWUSR	user-write
S_IXUSR	user-execute
S_IRGRP	group-read
S_IWGRP	group-write
S_IXGRP	group-execute
S_IROTH	other-read
S_IWOTH	other-write
S_IXOTH	other-execute

常用方法

access/faccessat:根据真实用户ID判断访问权限（不根据有效ID）。
umask：改变创建文件的默认权限掩码。
chown/fchown/fchownat/lchown:改变文件属主。
chmod/fchmod/fchmodat:改变文件访问权限位。值得注意的是S_ISUID/S_ISGID/S_ISVTX。如前所述，前两个用于执行文件时将进程有效ID设置成可执行文件属主ID。S_ISVTX称之为Sticky位，在设置了Sticky位的目录下，如果要删除或者重命名文件，不仅需要写权限，还需要是文件/文件夹属主或者Root用户。（典型的是/tmp目录）

mode Description	mode Description
S_ISUID	set-user-ID on execution
S_ISGID	set-group-ID on execution
S_ISVTX	saved-text (sticky bit)
S_IRWXU	read, write, and execute by user (owner)
S_IRUSR	read by user (owner)
S_IWUSR	write by user (owner)
S_IXUSR	execute by user (owner)
S_IRWXG	read, write, and execute by group
S_IRGRP	read by group
S_IWGRP	write by group
S_IXGRP	execute by group
S_IRWXO	read, write, and execute by other (world)
S_IROTH	read by other (world)
S_IWOTH	write by other (world)
S_IXOTH	execute by other (world)

 

文件大小(st_size/st_blksize/st_blocks)

st_blksize：块大小，I/O操作最小单位
st_blocks：文件实际分配块数。文件可能存在空洞，统计st_blksize时会统计在内，但不会分配文件块。

Unix文件系统概念模型

磁盘-分区-文件系统概念图，其中i-node节点包含了stat结构中的大部分信息。



i-node&data blocks细节图：



如图所示，右下角两个目录项指向同一个i-node，然后i-node再指向data block。几点总结：

每个索引节点有一个硬链接数st-nlink，只有硬链接数为0时，对应文件才会被删除（所以删除目录项的函数名是unlink，从图中也可以知道，硬链接不能跨文件系统）。相关函数有：link/linkat/unlink/unlinkat/remove，其中对于文件，remove=unlink；对于目录remove=rmdir。
目录文件中存储目录项，目录项的内容是i-node号和文件名。如果在同一个文件系统内移动文件，先unlink原目录项，然后在目的目录下增加一个目录项，指向i-node就可以。整个硬连接数不变。相关函数有：rename/rename/mkdir/mkdirat/rmdir
非空目录的i-node硬连接数大于等于3，即至少有三个目录项指向这个i-node，包括父目录中的目录项，自身目录的.目录项和子目录的..目录项。
符号链接：因为硬链接不能跨文件系统等限制，所以引入了符号链接。符号链接类似于Windows的快捷方式，使用ln –s命令创建，其数据内容是被链接的文件名。符号链接可能会导致目录结构死循环，当遇到符号链接文件时，一部分系统函数处理的是符号链接文件本身，另一部分处理的则是链接到的文件，要注意区分。

文件时间(st_atime/st_ctime/st_mtime)

相关函数：futimens/utimensat/utimes，前两个提供了更高的时间精度，到ns纳秒。对应shell命令为touch。

读取目录

下面是一个简单的读取目录下文件程序。一个目录中通常包含多个目录项，dirent代表目录项数据结构（directory entry），包含索引节点号d_ino和目录项d_name。

#include "apue.h"
#include <dirent.h>
int
main(int argc, char *argv[])
{
DIR *dp;
struct dirent *dirp;
if (argc != 2)
err_quit("usage: ls directory_name");
if ((dp = opendir(argv[1])) == NULL)
err_sys("can’t open %s", argv[1]);
while ((dirp = readdir(dp)) != NULL)
printf("%s\n", dirp->d_name);
closedir(dp);
exit(0);
}