文件系统概述及文件概念
文件系统 (File System)
| ##container## |
|---|
 |
一、文件
1.1 文件命名
- 文件名: 由主文件名与扩展名组成, 常见格式如
filename.ext。 - 命名规则: 遵循操作系统限制(如长度、特殊字符)。
常见文件系统:
- FAT32: 兼容性强, 但不支持大于 4GB 的文件。
- NTFS: 支持权限管理和日志功能, 适合现代操作系统。
- EXT4: Linux 默认文件系统, 高效稳定。
虚拟文件系统(VFS):
- 屏蔽底层文件系统差异, 提供统一接口。
Tip
有的文件系统的文件名是区分不大小写的(如win)
1.2 文件结构
- 流式文件
字节序列: 一维字节序列(如文本文件)。 - 记录式文件
记录序列: 分为固定或可变长度记录(数据库文件常用)。 - 多层结构
树: 目录、索引、文件内容。
1.3 文件类型
| 文件类型 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| 普通文件 | 包括文本文件和二进制文件, 存储数据或代码。 | .txt, .cpp, .exe |
| 目录文件 | 文件系统中的目录, 用于组织文件和子目录。 | /home/user/ |
| 符号链接文件 | 指向另一个文件或目录的快捷方式, 存储目标路径。 | ln -s target link_name |
| 块设备文件 | 提供对设备的块级访问, 如磁盘和存储设备。 | /dev/sda |
| 字符设备文件 | 提供对设备的字符流访问, 如终端、打印机等。 | /dev/tty |
| 管道文件 | 用于进程间通信, 数据单向流动。 | FIFO: mkfifo mypipe |
| 套接字文件 | 支持网络通信或进程间双向通信的特殊文件。 | /var/run/docker.sock |
值得注意的是, 一般的文件系统, 不像win一样, 双击, 然后调用一个程序, 然后通过文件后缀匹配打开方式.
而是有专门的内容记录着的, 比如UNIX系统中, 二进制文件包含内容如(a)所示:
| ##container## |
|---|
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| 查看文件类型描述 |
1.4 文件访问
- 顺序访问: 按顺序读写文件, 适合流式数据。
- 随机访问: 通过偏移量直接访问任意位置, 常用
seek()方法。 - 访问控制: 权限模型(如
rwx, 读/写/执行)与访问控制列表(ACL)。
1.5 文件属性
- 基本属性: 文件名、大小、创建/修改时间、权限。
- 扩展属性: 与文件关联的元数据, 具体支持由文件系统决定(如 NTFS 的 ADS)。
- 隐藏属性: 某些文件可被标记为隐藏, 在普通文件列表中不可见。
常用的属性: (一般os只会选一些比较重要的字段来实现...)
| 属性 | 含义 |
|---|---|
| 保护 | 谁可以访问文件、以什么方式存取文件。 |
| 密码(口令) | 访问文件所需要的密码(口令)。 |
| 创建者 | 创建文件者的 ID。 |
| 所有者 | 当前所有者的 ID。 |
| 只读标志 | 0 表示读/写, 1 表示只读。 |
| 隐藏标志 | 0 表示正常, 1 表示文件不在列表中显示。 |
| 系统标志 | 0 表示普通文件, 1 表示系统文件。 |
| 存档标志 | 0 表示已经备份, 1 表示需要备份。 |
| ASCII / 二进制标志 | 0 表示 ASCII 文件, 1 表示二进制文件。 |
| 随机访问标志 | 0 表示只允许顺序访问, 1 表示随机访问。 |
| 临时标志 | 0 表示正常, 1 表示进程退出时删除该文件。 |
| 加锁标志 | 0 表示未加锁, 1 表示文件已加锁。 |
| 记录长度 | 一个记录中的字节数。 |
| 键的位置 | 每个记录中的键的偏移量。 |
| 键的长度 | 键字段的字节数。 |
| 创建时间 | 创建文件的日期和时间。 |
| 最后一次存取时间 | 上一次访问文件的日期和时间。 |
| 最后一次修改时间 | 上一次修改文件的日期和时间。 |
| 当前大小 | 文件的字节数。 |
| 最大长度 | 文件可能增长到的最大字节数。 |
1.6 文件操作
- 文件操作相关的系统调用:
| 功能 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| Create(创建) | 在文件系统中新建一个空文件, 并设置初始属性(如权限、所有者等)。 | Windows: CreateFile 函数 |
| Delete(删除) | 删除文件以释放存储空间。 | Unix/Linux: unlink 函数或 rm 命令 |
| Open(打开) | 在读取或写入文件之前, 将其打开, 加载属性和磁盘地址列表到主存。 | C语言: fopen 函数 |
| Close(关闭) | 关闭文件以释放表空间, 系统会强制将最后一块数据写入磁盘。 | C语言: fclose 函数 |
| Read(读取) | 从文件当前位置读取指定数量的数据到缓冲区。 | C语言: fread 函数 |
| Write(写入) | 向文件写入数据, 支持覆盖或追加写入(取决于文件指针位置)。 | C语言: fwrite 函数 |
| Append(追加) | 向文件末尾追加数据, 不影响其他内容。 | C语言: 通过打开文件模式 a 实现 |
| Seek(定位) | 移动文件指针位置以实现随机访问, 从指定位置开始读写数据。 | C语言: fseek 函数 |
| Get Attributes | 获取文件属性信息(如大小、创建时间、权限等)。 | Windows: GetFileAttributes 函数 |
| Set Attributes | 设置或更改文件的属性(如只读标志、隐藏标志等)。 | Windows: SetFileAttributes 函数 |
| Rename(重命名) | 更改文件名以方便管理。 | Unix/Linux: rename 函数或 mv 命令 |
Tip
注意事项:
- 及时关闭文件: 系统对每个进程可打开的文件数量有限, 未关闭的文件可能占用资源。
- 权限设置: 某些文件操作(如删除、写入)需要具备相应的权限。
- 随机访问: 文件需支持随机访问才能使用
Seek等定位操作。 - 文件属性管理: 获取或设置属性时, 需根据文件系统支持的功能实现。
