第七八章 檔案操作和使用系統呼叫進行檔案操作

本章介紹各種檔案系統。多種操作的作業系統級別，如檔案儲存，檔案系統功能，系統呼叫和使用者命令的儲存裝置準備。和各種SH指令碼操作。全身解釋的各種操作，包括在主要空間的讀/寫檔案的流量。截至驅動程式級別的I / O的結束

講述的低級別的檔案操作，例如磁碟分割槽，分割槽表程式例項中，檔案的檔案格式的分割槽，和磁碟分割槽坐騎。介紹了Linux系統，它包含的資料系統結構的ext2檔案系統。檔案系統EXT2顯示用於超級塊，組描述符，索引塊，節點的節點，並且內容目錄的示例程式。

程式設計專案轉換ext2檔案/ 3檔案系統，並計劃在本章中所描述的技術，轉換名路徑索引節點，並列印資訊。

一：檔案操作級別：

Linux提供目錄和檔案級別的許可權管理。每個檔案和目錄都有一個owner（所有者）和一個group（使用者組）。一個檔案或目錄可以對owner、所屬group中的使用者和其他所有使用者開放不同的許可權。

對於一個檔案，“r”代表讀許可權，“w”代表寫許可權。
對於一個目錄，“r”代表檢視目錄下內容的許可權，“w”代表在目錄中建立或刪除新的檔案或目錄的許可權，“x”代表訪問該目錄的子目錄的許可權。

和許可權有關的是“drwxr-xr-x”、“root”和“root”這三個欄位。其中：

第一個欄位“drwxr-xr-x”包含了下面資訊：
第一個字元顯示該行末尾的路徑是檔案還是目錄：
如果第一個字元是“d”代表該路徑對應一個目錄；
如果第一個字元是“-”則代表該路徑對應一個檔案。
後九個字元可分為三組三個的字元：
第一組的三個字元代表該路徑的owner的許可權；
第二組的三個字元代表該路徑所屬的group的許可權；
第三組的三個字元代表所有其他使用者對該路徑擁有的許可權。
每組三個字元中的第一個對應“r”,第二個對應“w”，第三個對應“x”，如果對應的位置顯示是字
母，則代表對應使用者有字母所代表的許可權，如果是“-”則代表沒有許可權。
作業系統下檔案系統的“rwx”許可權可以用數字表示——比如“rwxrwxrwx” =777，“rwxr-xr-x” = 755等等。rwxrwxrwx表示的二進位制為：111 111 111=7 7 7,表示owner的許可權為rwx，group的許可權為rwx，其他使用者的許可權為rwx。
第二個欄位“root”對應著該行末尾路徑的owner。
第三個四段“root”對應該行末尾路徑所屬的group。
二：低級別檔案操作（此處結合實踐內容）

1 開啟檔案
f=open(r'D:\脫產5期內容\day09\a.txt',mode='rt',encoding='utf-8')
print(f)

2 讀/寫檔案
data=f.read()/write()

3 關閉檔案
f.close() # 向作業系統傳送指令，讓作業系統關閉開啟的檔案，回收作業系統資源
print(f)
f.read()

控制檔案讀寫操作的模式
r（預設）：只讀模式，以該模式開啟檔案，當檔案不存在時則報錯，當檔案存在時檔案指標在檔案開頭
with open('a.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as f:
read()
f.readable(）是否可讀？
f.writable() 是否可寫？

f.readline()一次讀取一行

for line in f:

print(line) 可以使用for迴圈列印檔案內容

readlines()將檔案所有內容讀入一個列表中，且每一行為一個元素，包括換行符\n

w: 只寫模式，以該模式開啟檔案，當檔案不存在時建立一個空文件，當檔案存在時清空檔案內容，檔案指標在檔案開頭
writable()是否可寫

在打開了檔案不關閉的情況下，連續的寫入，新寫的內容總是跟在老內容之後

三.EXT2檔案系統

D-Recovery For Linux是在windows平臺下安裝使用，對EXT2/EXT3/EXT4檔案系統的分割槽進行讀取並進行資料恢復，具備如下功能：1、 掃描並恢復丟失的EXT2/EXT3/EXT4檔案系統分割槽，也就是分割槽表恢復。2、 EXT2/EXT3/EXT4超級塊損壞，可以通過掃描找出超級塊備份。若超級塊備份全部損壞，可以虛構超級塊相關資訊虛擬出分割槽資訊。 3、 能自動識別採用LVM管理方式的硬碟分割槽。LVM管理是LINUX下常用的磁碟分割槽管理方式，通過對LVM結構的解析，在軟體中模擬LINUX下LVM管理分割槽方式讀取分割槽資訊。4、 LINUX下大於2TB的分割槽通常採用GPT分割槽管理方式進行分割槽，D-Recovery For Linux能識別GPT分割槽，並能匯出資料。5、 對於EXT3/EXT4檔案系統下的刪除恢復，通過分析journal日誌檔案,提取被刪除的檔案資訊。6、 手工構建inode資訊,匯出相應檔案。7、 磁碟映象功能(可以把磁碟映象到新的磁碟，也可以把磁碟映象成一個檔案)。

int unlink(const char *pathname); 刪除pathname

目錄下的檔案其實就是該目錄下有指標指向了檔案在磁碟中的位置，刪除檔案就是講指向該檔案的連結串列結點刪除。

2.讀取目錄：
①.開啟目錄：DIR* opendir(const char* name);

返回值是一個指向dir結構體的指標，用於讀取目錄資料。失敗返回NULL

②.讀取目錄下的檔案：struct dirent* readdir(DIR* dirp)

返回一個目錄項的資訊，包括檔案的inode節點號和檔名，目錄指標指向下一個目錄項；

③：關閉目錄：int close(DIR* dirp);

疑問：

當時疑惑如何獲取當前檔案的檔名、行號等資訊
發現編譯器有幾個內建的巨集可以比較方便的得到當前的檔案資訊；

比較重要的就是檔名：__FILE__;

行號：__LINE__;

既然C標準庫和系統呼叫都能夠操作檔案，那麼應該選擇哪種操作呢？考慮的因素如下：

• 使用系統呼叫會影響系統的效能。執行系統呼叫時，Linux需要從用 戶態切換至核心態，執行完畢再返回使用者程式碼，所以減少系統呼叫能減 少這方面的開銷。如庫函式寫入資料的檔案操作fwrite最後也是執行了write系統 呼叫，如果是寫少量資料的話，直接執行write可能會更高效，但如果是頻繁的寫入操作，由於f write的緩衝區可以減少呼叫write的次數，這種情況下使用fwrite能更節省時間。

• 硬體本身會限制系統呼叫本身每次讀寫資料塊的大小。如針對某種存 儲裝置的write函式每次可能必須寫4kB的資料，那麼當要寫入的實際資料小於4kB時，write也只能 按4kB寫入，浪費了部分空間，而帶緩衝區的fwrite函式面對這種情況，會盡量在滿足資料長度要求時才執行系統呼叫，減少空間開銷。

• 也正是由於庫函式帶緩衝區，使得我們無法清楚地知道它何時才會真正地把內容寫入到硬體上，所以在需 要對硬體進行確定的控制時，我們更傾向於執行系統呼叫。