本篇主要介紹文件和文件系統(tǒng)中常用的一些函數(shù)，文件系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)和硬鏈接、符號鏈接。
通過對這些知識的了解，可以對linux文件系統(tǒng)有更為全面的了解。
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1 umask函數(shù)之前我們已經(jīng)了解了每個文件與權(quán)限相關(guān)的9個位（bit），我們現(xiàn)在來了解一下當每個進程創(chuàng)建文件時默認會設(shè)置該文件的文件權(quán)限（the file mode creation mask）。
umask函數(shù)設(shè)置該進程默認創(chuàng)建文件的權(quán)限掩碼（the file mode creation mask），并且返回之前的權(quán)限掩碼值。
#include <sys/stat.h>
mode_t umask(mode_t cmask);
the file mode creation mask的作用：當進程創(chuàng)建新文件時，會根據(jù)這個掩碼值創(chuàng)建文件，在掩碼值中打開的位，對應(yīng)的新文件的權(quán)限位會被關(guān)閉。
umask的功能簡單地說就是創(chuàng)建新文件時屏蔽掉用戶不希望生效的權(quán)限位。
Example:
#include "apue.h"
#include <fcntl.h>
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#define RWRWRW (S_IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP|S_IWGRP|S_IROTH|S_IWOTH)
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int
main(void)
{
? ? umask(0);
? ? if (creat("foo", RWRWRW) < 0)
? ? ? ? err_sys("creat error for foo");
? ? umask(S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH);
? ? if (creat("bar", RWRWRW) < 0)
? ? ? ? err_sys("creat error for bar");
? ? exit(0);
}
運行截圖：
結(jié)果說明：
shell的umask命令顯示當前文件創(chuàng)建權(quán)限掩碼。
0022表示創(chuàng)建出來的新文件，組用戶和other用戶沒有寫該文件的權(quán)限。
在程序中，首先用默認的權(quán)限設(shè)置創(chuàng)建了文件foo，它的權(quán)限位666，至于為什么當前用戶也沒有執(zhí)行權(quán)限，我還沒搞清楚，留一個坑 @suzhou。
然后修改umask值為0077，這樣就屏蔽掉了組用戶和其他用戶的讀寫權(quán)限位，因此再創(chuàng)建新文件bar，它的權(quán)限位是600。
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2 chmod、fchmod和fchmodat函數(shù)函數(shù)作用：修改已有文件的權(quán)限位。
函數(shù)聲明：
#include <sys/stat.h>
int chmod(const char *pathname, mode_t mode);
int fchmod(int fd, mode_t mode);
int fchmodeat(int fd, const char *pathname, mode_t mode, int flag);
?區(qū)別：
權(quán)限要求：要修改一個文件的權(quán)限，需要當前進程的effective user ID和文件的所有者ID相同，或者進程有超級用戶權(quán)限。
代表各個權(quán)限位的常量如下表所示：
Example：
修改在上例中創(chuàng)建的兩個文件foo和bar的權(quán)限。
#include "apue.h"
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int
main(void)
{
? ? struct stat ? ? statbuf;
?
? ? /* turn on set-group-ID and turn off group-execute */
?
? ? if (stat("foo", &statbuf) < 0)
? ? ? ? err_sys("stat error for foo");
? ? if (chmod("foo", (statbuf.st_mode & ~S_IXGRP) | S_ISGID) < 0)
? ? ? ? err_sys("chmod error for foo");
?
? ? /* set absolute mode to "rw-r--r--" */
?
? ? if (chmod("bar", S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH) < 0)
? ? ? ? err_sys("chmod error for bar");
?
? ? exit(0);
}
運行結(jié)果：
結(jié)果說明：
高級權(quán)限（SUID/SGID/Sticky Bit ）檔案特殊權(quán)限 說明：
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3 Sticky Bit（S_ISVTX）Sticky bit有一個冗長的歷史，這里并不贅述。
作用：如果文件夾的sticky bit被打開，則文件夾中的文件被刪除或者重命名需要滿足一下的條件之一：當前用戶對該文件夾有寫權(quán)限；當前用戶是該文件的所有者；當前用戶是該文件夾的所有者；當前用戶是超級用戶。
典型的打開了sticky bit的兩個文件夾是/tmp 和/var/tmp，這兩個文件夾對所有用戶都有讀寫和執(zhí)行權(quán)限，這樣所有用戶都可以在該文件夾下創(chuàng)建文件，但是并不能刪除由其他用戶所有的文件。
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4 chown、fchown、fchownat和lchown函數(shù)函數(shù)作用：修改文件所屬的用戶ID和組ID，如果參數(shù)owner和group有一個的值為-1，對應(yīng)的ID值不變。
#include <unistd.h>
int chown(const char* pathname, uid_t owner, gid_t group);
int fchown(int fd, uid_t owner, gid_t group);
int fchownat(int fd, const char* pathname, uid_t owner, gid_t grou, int flag);
int lchown(const char* pathname, uid_t owner, gid_t group);
區(qū)別：
當目標文件不是一個符號鏈接時，上面的四個函數(shù)的作用基本相同。
當目標文件是一個符號鏈接文件時，并且函數(shù)lchown和fchownat的flag設(shè)置為AT_SYMLINK_NOFOLLOW時，這兩個函數(shù)修改符號鏈接文件本身的所有者，而不是符號鏈接指向的文件。
fchown函數(shù)修改fd代表的已打開文件的所有者。因為fchown操作的是已經(jīng)打開的文件，所以它不可以用來修改符號鏈接的所有者。
fchownat函數(shù)的行為：當參數(shù)pathname是絕對路徑，或者參數(shù)fd的值為AT_FDCWD并且pathname為相對路徑時，fchownat函數(shù)的行為和chown和lchown類似；具體來說，flag取值A(chǔ)T_SYMLINK_NOFOLLOW時，行為和lchown類似；否則行為和chown類似。當fd代表已打開的文件夾，pathname為一個相對路徑時，目標文件為以fd為父目錄，pathname為相對的子目錄所指的文件。
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5 文件大?。‵ile Size）stat結(jié)構(gòu)體中的成員st_size表示文件大小字節(jié)數(shù)。
字段st_size只對常規(guī)文件（regular files）、目錄文件（directories）和符號鏈接文件（symbolic links）。
更多的細節(jié)：
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6 文件截斷（File Truncation）有時候我們需要通過丟棄文件結(jié)尾一部分來截短文件。
函數(shù)聲明：
#include <unistd.h>
int truncate(const char* pathname, off_t length);
itn ftruncate(int fd, off_t length);
函數(shù)作用：把目標文件截斷到參數(shù)length指定的長度。
參數(shù)：如果參數(shù)length的值比指定文件的長度小，則文件超過length長度的部分不可讀；如果length的值比指定文件的長度大，文件長度擴大到length，擴充部分填充0（可能是一個hole）
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7 文件系統(tǒng)（File Systems）為了理解文件鏈接，我們需要對Unix文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有一個概念性地認識。
一個磁盤（disk drive）可以被分為多個分區(qū)（partition），每個分區(qū)都可以包含一個文件系統(tǒng)（file system）。
inode是一個定長的索引，包含了一個文件的大部分信息。
關(guān)于 i-nodes和data blocks的內(nèi)存布局如下圖所示：
說明：
我們再了解一下目錄文件的link count字段。
當我們執(zhí)行下面的命令：
mkdir testdir
?內(nèi)存中數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)如下所示：
從上圖可以看到，目錄下每多加一個文件或文件夾，link count都會加1。
圖中顯示的都很清楚，不做過多贅述（其實是我懶了，哈哈...）
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8 link、linkat、unlink、unlinkat和remove函數(shù)從前面可以知道，多個目錄索引可以指向同一個文件，即多個目錄可以包含同一個文件。
link和linkat的作用是創(chuàng)建一個已存在文件的鏈接。
函數(shù)聲明：
#include <unistd.h>
int link(const char* existingpath, const char* newpath);
int linkat(int efd, const char* existingpath, int nfd, const char* newpath, int flag);
函數(shù)細節(jié)：
函數(shù)聲明：
#include <unistd.h>
int unlink(const char* pathname);
int unlinkat(int fd, const char* pathname, int flag);
函數(shù)細節(jié)：
和unlink類似功能的函數(shù)remove：
#include <stdio.h>
int remove(const char* pathname);
函數(shù)細節(jié)：
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9 rename和renameat函數(shù)函數(shù)聲明：
#include <stdio.h>
int rename(const char* oldname, const char* newname);
int renameat(int oldfd, const char* oldname, int newfd, const char* newname);
函數(shù)細節(jié)：
對renameat函數(shù)的參數(shù)含義不再贅述。
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10 符號鏈接（Symbolic Links）符號鏈接可以認為是文件的非直接指針，而硬鏈接（hard link）可以看做是文件的直接指針，因為它直接指向文件的inode。
符號鏈接并沒有文件系統(tǒng)間的限制。
由于符號鏈接的存在，我們在操作文件或目錄時，總是需要知道該文件是否是一個符號鏈接，然后判斷該函數(shù)的操作對象是符號鏈接指向的文件還是符號鏈接本身。
下圖總結(jié)了一些常用函數(shù)是否追蹤鏈接，僅供參考：
Example：
鏈接情況如下圖所示：
可以發(fā)現(xiàn)，由于符號鏈接而出現(xiàn)了一個環(huán)。
再來試驗一下：
我們發(fā)現(xiàn)，這樣會無限循環(huán)下去。
解除循環(huán)的方法就是使用unlink刪除該符號鏈接。需要注意的一點是，如果這里出現(xiàn)的鏈接是硬鏈接，則刪除這個循環(huán)鏈接會困難得多。因此只有管理員權(quán)限才可以用link函數(shù)對一個文件建立硬鏈接。
有時候符號鏈接會造成一些迷惑的事情，如果使用者對符號鏈接不熟悉的話。
如下所示：
符號鏈接可以鏈接一個不存在的文件，如果使用者對符號鏈接不熟悉，則很容易被這種情況迷惑。
這時，可以使用ls的”-l"命令看到有 “->"符號，或者前面符號位第一位的”l”表示符號鏈接，或者用ls得“-F”命令，符號鏈接文件后面會跟一個@符。
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11 創(chuàng)建和讀取符號鏈接（Symbolic Links）函數(shù)作用：創(chuàng)建符號鏈接
函數(shù)聲明：
#include <unistd.h>
int symlink(const char *actualpath, const char* sympath);
int symlinkat(const char* actualpath, int fd, const char* sympath);
參數(shù)說明：
因為open函數(shù)會打開符號鏈接指向的實際文件，所以需要一個函數(shù)打開符號鏈接本身。
函數(shù)聲明：
#include <unistd.h>
ssize_t readlink(const char* restrict pathname, char* restrict buf, size_t bufsize);
ssize_t readlinkat(int fd, const char* restrict pathname, char* restrict buf, size_t bufsize);
如果調(diào)用成功，函數(shù)從符號鏈接中讀取buf長的內(nèi)容。
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參考資料：
《Advanced PRogramming in the UNIX Envinronment 3rd》
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