0906第六章Linux的文件系统设计与编程实现
linux编程课程设计
linux编程课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解Linux操作系统的基本原理和编程环境，掌握Linux下的基本命令和操作。
2. 学会使用至少一种Linux下的编程语言（如C、Python等），掌握其基本语法和应用。
3. 掌握Linux下的文件系统结构和编程接口，能够进行文件读写和目录操作。
技能目标：1. 能够在Linux环境下编写简单的程序，具备基本的编程能力。
2. 学会使用Linux下的文本编辑器和编译器，熟练进行程序调试和错误排查。
3. 能够运用所学知识解决实际问题，具备一定的编程项目实践能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对Linux编程的兴趣和热情，激发自主学习动力。
2. 培养学生的团队协作精神，学会与他人共同解决问题，提高沟通与表达能力。
3. 引导学生认识到编程对于培养逻辑思维、创新能力和解决实际问题的重要性，树立正确的价值观。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为选修课，适用于对计算机编程有一定兴趣和基础的学生。
学生在学习过程中需要具备一定的自学能力和动手实践能力。
教学要求注重理论与实践相结合，强调学生动手操作和实际编程能力的培养。
二、教学内容1. Linux操作系统概述- 了解Linux的发展历程、特点和优势- 掌握Linux的发行版及使用场景2. Linux基本操作与命令- 学习文件系统结构、文件权限和管理- 掌握基本命令：文件操作、文本处理、系统管理等3. 编程环境搭建- 安装和使用Linux下的编程语言（如C、Python等）- 学习使用文本编辑器（如Vim、Emacs等）和编译器（如GCC、Python解释器等）4. 基本编程语法与技巧- 掌握C/Python等编程语言的基本语法- 学习程序结构、控制流程、数据类型等5. 文件读写与目录操作- 学习文件系统API的使用，实现文件的读写操作- 掌握目录操作，实现文件的组织与管理6. 程序调试与错误处理- 学会使用调试工具（如GDB等）- 掌握程序错误排查和修正方法7. 实践项目与案例- 分析实际案例，运用所学知识解决实际问题- 完成小组项目，培养团队协作能力和编程实践能力教学内容安排与进度：第1-2周：Linux操作系统概述、基本操作与命令第3-4周：编程环境搭建、基本编程语法与技巧第5-6周：文件读写与目录操作、程序调试与错误处理第7-8周：实践项目与案例、总结与展示教材章节关联：本课程教学内容与教材中关于Linux编程的相关章节紧密关联，涵盖基本概念、编程环境、语法技巧、文件操作等方面的内容。
互联网Linux程序设计技术技巧与项目实践Linux文件系统与编程第6章
• 这种文件结构最大的好处是用固定尺寸和索引来存储大型文件，既可处理含有 大量数据的文件，也不会使索引过分膨胀，形成系统额外的负担。
几个存取数据的应用实例分析
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2024/5/31
• 【例】6.1 假设某进程要存取一个文件的字节偏移量为2500的数据。 系统核心程序计算出该字节在第3个直接块（2500/1024=2…452，所 以，2500在第三个直接块中），于是读取2号数据块567，在该块的第 452号字节处找到所需的信息。如图6.3所示。
当windows的C:盘未被安装时，/mnt/winc是根文件系统中的一个普通子 目录（格式可能是linux EXT2/3等），里面可以存放任何数据。而 FAT32、NTFS等格式的C盘上的数据独立于linux系统，不能被linux 系统读取。
2024/5/31
6.1.1文件系统的目录树
2
Linux根目录下一般都有一些固定文件夹。下图6.1是redhat9的目录结构。
• （3）大小（Size）：以字节计算的文件大小。 • （4）时间戳（Timestamps）：inode的创建时间和最后一次被修改的
时间。 • （5）数据块（Datablocks）：指向此inode描述的包含数据的块指针。
前12个指针是直接指向物理数据块的指针，后3个指针指向下一级多 级间接指针。
Linux文件系统详解
Linux文件系统详解系统管理员很重要的任务之一就是管理好自己的磁盘文件系统，每个分区不可太大也不能太小，太大会造成磁盘容量的浪费，太小则会产生档案无法储存的困扰。
此外，我们在前面几章谈到的档案权限与属性中，这些权限与属性分别记录在文件系统的那个区块内？这就得要谈到filesystem中的inode与block了。
在本章我们的重点在于如何制作文件系统，包括分割、格式化与挂载等，是很重要的一个章节喔！1认识EXT2文件系统Linux最传统的磁盘文件系统(filesystem)使用的是EXT2这个啦！所以要了解文件系统就得要由认识EXT2开始！而文件系统是建立在硬盘上面的，因此我们得了解硬盘的物理组成才行。
磁盘物理组成的部分我们在第零章谈过了，至于磁盘分区则在第三章谈过了，所以底下只会很快的复习这两部份。
重点在于inode，block还有superblock 等文件系统的基本部分喔！1.1硬盘组成与分割的复习由于各项磁盘的物理组成我们在第零章里面就介绍过，同时第三章也谈过分割的概念了，所以这个小节我们就拿之前的重点出来介绍就好了！详细的信息请您回去那两章自行复习喔！^_^。
好了，首先说明一下磁盘的物理组成，整颗磁盘的组成主要有：1)圆形的磁盘盘(主要记录数据的部分)；2)机械手臂，与在机械手臂上的磁盘读取头(可擦写磁盘盘上的数据)；3)主轴马达，可以转动磁盘盘，让机械手臂的读取头在磁盘盘上读写数据。
从上面我们知道数据储存与读取的重点在于磁盘盘，而磁盘盘上的物理组成则为(假设此磁盘为单盘片，磁盘盘图标请参考第三章图2.2.1的示意)：扇区(Sector)为最小的物理储存单位，每个扇区为512bytes；将扇区组成一个圆，那就是磁柱(Cylinder)，磁柱是分割槽(partition)的最小单位；第一个扇区最重要，里面有：(1)主要开机区(Master boot record，MBR)及分割表(partition table)，其中MBR占有446bytes，而partition table则占有64bytes。
Linux内核中的文件系统设计与实现
Linux内核中的文件系统设计与实现随着计算机技术的不断发展，文件系统作为操作系统的一个重要组成部分，也在不断地进行改进和升级。
作为开源操作系统的代表，Linux内核中的文件系统架构经过多年的发展，已经成为了操作系统中非常优秀的一种文件系统架构。
在Linux内核中，文件系统通过模块化的方式进行设计和实现。
每种不同的文件系统都可以通过对应的模块来实现，这种模式给予了Linux内核非常大的灵活性和可扩展性。
在这种模块化的架构下，每种文件系统都可以通过独立的模块实现，而无需对内核进行修改。
这种设计方式大大提高了内核的稳定性和安全性。
在Linux内核中，文件系统层次结构可以分为VFS、virtual file system、各个具体文件系统三层结构。
其中VFS层是Linux操作系统中特有的，它的目的是使系统中的不同文件系统在应用程序中表现得像一个文件系统。
这样一来，应用程序就可以使用相同的接口访问不同的文件系统，这样，在应用程序的角度看来，所有文件系统都是相同的。
而下面的virtual file system层则是所有文件系统的基础层，它提供了文件系统的基础操作，如读、写、删除等。
在实现具体文件系统时，每种具体的文件系统都是分别实现了virtual file system层接口的。
这些模块可以被Linux内核动态地加载和卸载，从而扩展操作系统所支持的不同文件系统类型。
在实现文件系统模块时，需要满足一些基本的设计原则。
其中一条重要的原则是可靠性。
文件系统需要确保数据的安全性，而不产生不可修复的损失。
可靠性设计要求文件系统对各种意想不到的故障和损坏具有容错能力，这在文件系统的实现中是至关重要的。
另一条重要的原则是性能。
文件系统需要保证在不损害可靠性的同时，实现良好的性能。
在实现文件系统时，要尽量避免需要额外的开销，以提高文件读写的速度。
除了可靠性和性能之外，可扩展性则是另一个需要注重的原则。
由于Linux操作系统中的文件系统种类非常多，因此文件系统中的某一具体模块很可能需要在未来进行扩展或修改。
linux程序设计实验报告
linux程序设计实验报告Linux程序设计实验报告引言在计算机科学领域，操作系统是一项至关重要的基础设施。
Linux作为一种开源的操作系统，具有广泛的应用和开发者社区。
本次实验旨在通过Linux程序设计，深入了解Linux操作系统的内部机制和编程技巧。
一、实验背景与目的Linux操作系统以其稳定性、安全性和灵活性而闻名。
本次实验的目的是通过编写Linux程序，探索Linux操作系统的核心原理和实践技巧。
通过实践操作，我们可以更好地理解Linux内核、进程管理、文件系统和网络通信等方面的工作原理。
二、实验环境与工具本次实验使用的实验环境为Ubuntu操作系统，我们将使用C语言进行程序设计。
以下是本次实验所用到的工具和软件：1. Ubuntu 18.04 LTS操作系统2. GCC编译器3. GNU Make工具4. Vim文本编辑器三、实验内容与步骤1. 进程管理在Linux操作系统中，进程是程序的执行实例。
我们将通过编写一个简单的多进程程序来理解进程的创建、调度和终止。
首先，我们需要使用fork()系统调用创建一个新的子进程。
然后，通过exec()系统调用加载一个新的程序到子进程中。
最后，使用wait()系统调用等待子进程的结束并回收资源。
2. 文件系统Linux操作系统中的文件系统是一种层次化的存储结构。
我们将通过编写一个简单的文件读写程序来理解文件系统的基本操作。
首先，我们需要使用open()系统调用打开一个文件，并指定读写权限。
然后，使用read()和write()系统调用读取和写入文件的内容。
最后，使用close()系统调用关闭文件。
3. 网络通信Linux操作系统提供了丰富的网络通信功能。
我们将通过编写一个简单的网络通信程序来理解网络套接字的使用。
首先，我们需要使用socket()系统调用创建一个套接字，并指定通信协议。
然后，使用bind()系统调用将套接字绑定到指定的IP地址和端口号。
操作系统课程设计Linux二级文件系统设计
操作系统课程设计 - Linux二级文件系统设计1. 介绍本文档旨在描述操作系统课程的设计内容，具体地，是讲解如何设计一个Linux二级文件系统。
本文档将分别从整体架构、数据结构和算法、API设计以及测试等方面进行阐述。
2. 整体架构Linux二级文件系统的整体架构如下图所示：+-----------+ +-----------------------+| | | || VFS | -> | 具体的文件系统实现 || | | |+-----------+ +-----------------------+其中，VFS（Virtual File System）是Linux内核中的虚拟文件系统，为所有文件系统提供了一个统一的访问接口。
具体的文件系统实现则是针对具体的文件系统类型而定制的，例如ext4、NTFS等。
3. 数据结构和算法Linux二级文件系统设计中，最核心的问题是如何组织文件和目录。
在Linux 中，文件和目录都是通过inode（索引节点）来表示的。
每一个inode都包含了文件或目录的属性（如文件类型、访问权限、文件大小等）以及指向文件数据块的指针。
因此，在设计文件系统时，需要考虑如何合理地组织inode，以实现高效的文件访问。
常用的文件组织方式有：•线性组织：将所有的inode按顺序存储在磁盘上，文件数据也按照顺序存储在相邻的磁盘块中。
这种方式的优点是简单直接，缺点则是容易产生磁盘碎片，导致文件访问效率低下。
•索引结构：为文件增加一个索引块，将文件数据块的指针存储在索引块中。
这种方式的优点是磁盘利用率高，易于维护，但对于小文件来说，可能会造成内存浪费。
在具体实现时，需要根据实际的场景来选择不同的数据结构和算法。
例如，对于大型多媒体文件，可以采用多级索引结构，以提高数据访问效率。
4. API设计设计好数据结构和算法后，就需要考虑如何提供统一的API接口给应用程序使用。
一个好的API设计需要考虑多方面的因素，例如易用性、可扩展性、安全性等。
基于Linux的操作系统和文件系统设计与开发
基于Linux的操作系统和文件系统设计与开发1. Linux操作系统的发展Linux操作系统诞生于1991年，最初由芬兰计算机科学学生Linus Torvalds开发。
Linus Torvalds希望开发一个类Unix的操作系统，该操作系统可以在个人计算机上运行，并具有开源、自由、自主等特点。
随着网络的快速发展，Linux操作系统逐渐成为了服务器端操作系统的首选，成为了世界各大科技公司和机构的主要代码库之一。
2. Linux操作系统的特点Linux操作系统首先是一个开放源代码的操作系统，任何人都可以免费获取并使用。
其次，Linux操作系统具有高度的稳定性、灵活性和扩展性。
因为它是一个开放源代码的操作系统，它可以被各种开发人员和公司定制以满足其需求。
此外，Linux系统十分安全，易于维护和管理，可以很好地管理网络和服务器。
3. Linux操作系统的文件系统设计与开发Linux操作系统的文件系统是由一系列文件和目录构成的，其中有一些文件和目录是操作系统运行所必需的。
它的根目录是/，它包含了很多基础文件系统目录，比如/bin, /dev, /etc, /usr, /var等。
其中/bin包含了最基本得可执行程序，/dev包含了设备文件，/etc包含了系统设置和配置文件，/usr则是用户程序和数据的安装位置，/var则是一些系统文件的存储位置。
Linux文件系统的设计和开发需要深入了解Linux文件系统的基本组成部分和文件系统类别，以便更好地掌握文件系统的概念和原理。
Linux文件系统通常可以分为4种，分别是ext2/ext3/ext4，ReiserFS，XFS和JFS。
它们各有优缺点，需要开发人员根据具体需要进行选择。
开发人员还需要了解文件系统中常用的AAA （Access Control、前向写日志journal，Attribution）机制、文件系统的缓存机制等。
Linux操作系统的文件系统设计与开发需要掌握文件系统操作的相关编程语言，如C++，Python等，并且要掌握文件系统的基本原理，以便能够适应不同的需求。
Linux系统程序设计教程 第6章目录文件管理
// i节点号 //目录下文件/子目录名
每次readdir读出一行记录，即一组文件名字及i节点号。 如果要读出目录文件中所有文件的名字，则要使用循环方 式调用readdir，直到目录文件结尾。
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6.1 目录基本操作
关闭目录
int closedir(DIR *dirp); 参数 dirp：opendir返回的DIR指针 返回值： 成功返回0，否则返回-1（置errno） 举例 DIR *d1; d1=opendir(“/home”); if(d1==NULL) perror(“opendir”); closedir(d1);
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6.3案例6：显示指定目录下文件
见教材。
10
谢谢！
6
6.2 目录其他操作
创建目录
#include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> int mkdir(const char *pathname, mode_t mode); 参数： pathname：要创建的新目录的路径名。 mode：新建目录的权限。 返回值： 执行成功时返回0，失败返回-1。
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6.2 目录其他操作
删除目录
#include <unistd.h> int rmdir(const char *pathname); 参数 pathname：要删除的目录的路径名 返回值： 成功时返回0，失败返回-1
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6.3案例6：显示指定目录下文件
完成ls显示指定目录下文件列表的功能，如“ls 目录”、“ls –l 目 录”、“ls -l”。
Linux程序设计教程
Linux程序设计——Linux的文件及目录操作
昆明理工大学信息工程与自动化学院学生上机报告（201 —201 学年第学期）课程名称：Linux程序设计开课实验室：时间：年月日年级、专业、班学号姓名成绩实验项目名称Linux的文件及目录操作指导教师教师评语该同学是否了解相关理论： A.了解□ B.基本了解□ C.不了解□该同学的动手能力： A.强□ B.中等□ C.差□该同学的上机是否达到要求： A.达到□ B.基本达到□ C.未达到□上机实验报告是否规范： A.规范□ B.基本规范□ C.不规范□上机实验过程是否详细记录： A.详细□ B.一般□ C.没有□注：5个A 为优 4个A为良 3个A 为及格其余为不及格。
教师签名：年月日一、上机目的1、熟悉linux编辑界面2、了解和掌握linux中文件、目录及相关操作3、掌握目录的扫描、创建、和删除等。
二、相关技术阐述1、linux文件结构文件结构是文件存放在磁盘等存贮设备上的组织方法。
主要体现在对文件和目录的组织上。
目录提供了管理文件的一个方便而有效的途径。
linux使用标准的目录结构，在安装的时候，安装程序就已经为用户创建了文件系统和完整而固定的目录组成形式，并指定了每个目录的作用和其中的文件类型。
2、linux采用的是树型结构。
最上层是根目录，其他的所有目录都是从根目录出发而生成的。
微软的DOS 和windows也是采用树型结构，但是在DOS和 windows中这样的树型结构的根是磁盘分区的盘符，有几个分区就有几个树型结构，他们之间的关系是并列的。
但是在linux中，无论操作系统管理几个磁盘分区，这样的目录树只有一个。
从结构上讲，各个磁盘分区上的树型目录不一定是并列的。
3、linux文件系统文件系统指文件存在的物理空间，linux系统中每个分区都是一个文件系统，都有自己的目录层次结构。
linux会将这些分属不同分区的、单独的文件系统按一定的方式形成系统的总的目录层次结构。
一个操作系统的运行离不开对文件的操作，因此必然要拥有并维护自己的文件系统。
linux系统的实现方式
linux系统的实现方式文章标题：Linux系统的实现方式及发展历程导言：Linux是一种开源操作系统，产生于1991年，由芬兰计算机科学家Linus Torvalds开发，是世界上使用最广泛的操作系统之一。
本文将逐步介绍Linux系统的实现方式及其发展历程，从内核设计到用户界面的演变，从社区参与到各个应用领域的渗透，展现Linux在不同层面上的实现方式和其对计算机科学的重大影响。
一、内核设计与实现1.1 Linux内核的架构设计Linux内核采用了微内核的设计理念，将系统功能划分为一个个模块，每个模块通过简洁的接口进行通信，实现了高度的模块化和可扩展性。
常见的模块包括进程管理、内存管理、文件系统、网络协议栈等。
1.2 内核实现的语言Linux内核主要由C语言实现，这是因为C语言既具备了高效性和多平台兼容性，也易于与底层硬件进行交互。
此外，少量的汇编语言用于处理与硬件相关的指令，提高程序的效率。
1.3 内核开发与维护Linux内核的开发与维护是一个群体的合作过程，由Linus Torvalds作为主要负责人进行统筹和协调。
全球的开发者通过互联网进行代码共享、讨论和版本控制，每次发布的新版本都经过严格的内测和外测。
二、用户界面的演变2.1 命令行界面早期的Linux系统只有命令行界面，用户需要通过输入命令来完成各种操作。
命令行界面提供了高度灵活的操作方式，但对于非技术用户来说，学习曲线较为陡峭。
2.2 图形化界面随着计算机硬件性能的提升，Linux系统逐渐发展出了图形化界面。
最早的图形界面是基于X Window System的X Window，通过窗口和菜单等元素提供了更直观、易用的操作方式。
后来，GNOME和KDE等桌面环境的出现进一步简化了用户界面，提供了丰富的应用程序和工具。
三、社区参与与开源精神3.1 Linux社区Linux系统的成功离不开全球的开发者社区参与。
Linux社区通过互联网形成了一个庞大且高效的协作网络，任何人都可以根据自己的需求和兴趣参与到其中，提出问题、共享代码、修复漏洞。
linux程序设计知识点
linux程序设计知识点Linux操作系统是开源的，因此在软件开发领域有着广泛的应用。
了解Linux程序设计的基本知识点对于想要从事软件开发的人来说至关重要。
本文将介绍一些Linux程序设计的关键知识点，帮助读者更好地理解和应用Linux系统。
一、Linux的基本概念和架构1. Linux的起源和发展Linux起初是由Linus Torvalds开发的，目前由全球范围内的开发者共同维护和改进，已经成为最流行的操作系统之一。
2. Linux的内核Linux的内核是系统的核心部分，负责管理硬件资源、进程和文件系统等，其可靠性和稳定性为用户提供了强大的功能和性能。
3. Linux的文件系统Linux使用一种层级式的文件系统来组织和管理文件，不同目录和文件可以通过路径进行访问和操作。
常见的文件系统包括EXT4、XFS 等。
二、Linux程序设计的基础知识1. Shell脚本编程Shell是Linux下一种重要的脚本语言，用于执行各种系统命令和程序。
Shell脚本可以帮助程序员实现自动化任务和批处理。
2. 编译和链接Linux程序设计通常需要通过编译和链接来将源代码转换为可执行文件。
常用的编译器包括GCC、Clang等，链接器用于将编译后的目标文件合并成最终的可执行文件。
3. 进程和线程管理Linux支持多进程和多线程的并发执行，进程是程序的基本执行单位，而线程是在进程内执行的轻量级任务。
理解进程和线程的概念及其管理对于编写高效的并发程序至关重要。
4. 文件IO操作Linux提供了灵活的文件IO接口，程序可以通过文件描述符对文件进行读写操作。
对文件IO的理解可以帮助开发者处理输入输出流和文件的读写。
5. 网络编程Linux支持各种网络协议和套接字编程，开发者可以利用这些功能实现网络通信和应用程序间的数据传输。
三、Linux程序设计的高级知识1. 进程间通信Linux提供了多种IPC机制，如管道、信号量、共享内存等，用于实现进程间的通信和数据共享。
Linux程序设计第二版课程设计
Linux程序设计第二版课程设计选题背景Linux作为一种流行的操作系统，近年来受到了广泛的应用和使用。
随着开源软件的兴起，越来越多的软件开发者选择使用Linux作为开发平台。
因此，Linux程序设计成为了一门非常重要的技能。
为了更好地学习和掌握Linux程序设计技能，本文将介绍一种针对Linux程序设计的课程设计。
课程设计目标本课程设计的目标是帮助学生更好地掌握Linux程序设计技能，具体目标如下：1.学习Linux操作系统和开发环境的基本知识。
2.掌握Linux程序设计的基本原理和编程技能。
3.能够独立完成基于Linux的软件开发项目。
课程设计内容第一章：Linux操作系统基础知识本章主要介绍Linux操作系统的基本概念和特点，以及如何安装和配置Linux操作系统。
内容包括：1.Linux操作系统的历史和特点。
2.如何安装和配置Linux操作系统。
3.Linux文件系统和目录结构。
4.常用的Linux命令和工具。
第二章：Linux开发环境本章内入门式介绍如何配置和使用Linux开发环境，包括安装编译器、调试器和版本控制系统等。
主要内容包括：1.如何安装和配置Linux的开发环境。
2.Linux下常用的编译器和调试器的使用方法。
3.如何使用版本控制系统进行开发管理。
第三章：Linux程序设计基础本章主要介绍Linux程序设计的基本原理和基础知识，包括文件I/O、多线程编程和网络编程等内容。
主要内容包括：1.Linux下的文件I/O编程。
2.多线程编程与同步。
3.网络编程的原理和基本知识。
第四章：Linux系统编程本章主要介绍Linux系统编程的相关知识，包括进程管理、信号处理和共享内存等内容。
主要内容包括：1.Linux进程的创建和管理。
2.信号处理的原理和方法。
3.共享内存的使用和管理。
第五章：Linux GUI编程本章主要集中介绍Linux图形用户界面(GUI)编程，包括GTK+和QT编程的基础知识。
linux系统程序设计教程
linux系统程序设计教程linux系统程序设计教程第⼀章：⽣成⼀个Process（进程）进程是什么？简单地说，进程就是在执⾏状态下的⼀个程序（包括CPU状态，所占内存的状态，等等）A进程⽣成了B进程，也就是说，A程序在执⾏的时候，⼜⽣成了另⼀个进程B。
这个时候，我们可以把A进程叫做⽗进程，把B进程叫做⼦进程。
例程序：// Usage : ./a.out 20#includeint main( int argc , char *argv[]){int dep_time;dep_time = atoi( argv[1] )*60 ; //将参数中给出的20（分钟）转换成整型的秒数if( fork()==0 ) //⽣成⼦进程，然后⽗进程中⽌{sleep( dep_time );fprintf( stderr , \n);}return 0;}上⾯的程序是⼀个闹钟程序。
当你执⾏之后。
程序不会显⽰什么，⽽是⼀下就回到UNIX的提⽰符下。
但是你在命令⾏中指定了20分钟后你有事，那么在你执⾏这个程序之后20分钟，他会提醒你到时间了。
本程序只是做⽰例⽤，没有检查参数是否正确，等等。
⽣成⼀个新的进程，可以使⽤ fork() 函数。
以下说说fork()函数。
头⽂件： #include形式 pid_t fork();参数⽆返回值成功时：⽗进程中：⼦进程的PID (Process ID)⼦进程中：0失败时：⽗进程中：-1由于失败，没有⽣成⼦进程；fork()刚执⾏完的时候，⼦进程和⽗进程是完全⼀模⼀样的两份进程（当然，PID是不⼀样的）。
他们的各个变量的值都是⼀样的，⽽且都认为⾃⼰已经执⾏完fork()了。
fork()后，区分⽗进程和⼦进程，只要看fork()的返回值就⾏了。
if( fork()==0 ) printf(这是⼦进程);else printf(这是⽗进程);同理：if( fork()==0 ){//接下来要⼦进程做的⼯作}else{//接下来要⽗进程做的⼯作}⼀般，我们会把fork()返回给⽗进程的值保存下来（其实就是⼦进程的PID），等到需要结束⼦进程的时候，我们关掉他，如下：pid_t child_pid ;child_pid=fork();if( child_pid==0 ){// ... ...}else{// ... ...}// ... ...需要结束⼦进程的时候kill( child_pid , SIGKILL ) // kill()函数是⽤来发给另⼀个进程⼀个消息的。
LINUX文件系统编程
printf("1.创建新文件\n");
printf("2.写文件\n");
printf("3.读文件\n");
printf("4.修改文件权限\n");
printf("5.查看当前文件的权限修改文件权限\n");
printf("********************************\n");
write(1,buffer,num);
break;
case 4:
chmd ();
printf("Change mode success!\n");
break;
case 5:
execv(path,argv);
break;
default:
printf("You have a wrong choice!\n");
调用write()函数，该函数的第一个参数为要将数据写入的文件描述符，第二个参数为要写入的缓冲区，第三个参数为写入的字符长度。
3.读文件
read(fd,buffer,MAX);
调用该函数，将文件标识符为fd中的文件中的数据读取到buffer缓冲中。
write(1,buffer,num);
调用该函数，将chmd ()
{
int c;
mode_t mode=S_IWUSR;
printf(" 0. 0700\n 1. 0400\n 2. 0200 \n 3. 0100\n ");
printf("Please input your choice(0-3):");
操作系统课程设计--基于Linux的模拟文件系统的设计与实现
操作系统课程设计--基于Linux的模拟⽂件系统的设计与实现简单地说，Linux是⼀套免费使⽤和⾃由传播的类Unix操作系统，它主要⽤于基于Intel x86系列CPU的计算机上。
这个系统是由世界各地的成千上万的程序员设计和实现的。
其⽬的是建⽴不受任何商品化软件的版权制约的、全世界都能⾃由使⽤的Unix兼容产品。
Linux不仅为⽤户提供了强⼤的操作系统功能，⽽且还提供了丰富的应⽤软件。
⽤户不但可以从Internet上下载Linux及其源代码，⽽且还可以从Internet上下载许多Linux的应⽤程序。
可以说，Linux本⾝包含的应⽤程序以及移植到Linux上的应⽤程序包罗万象，任何⼀位⽤户都能从有关Linux的⽹站上找到适合⾃⼰特殊需要的应⽤程序及其源代码，这样，⽤户就可以根据⾃⼰的需要下载源代码，以便修改和扩充操作系统或应⽤程序的功能。
这对Windows NT、Windows98、MS-DOS或OS/2等商品化操作系统来说是⽆法做到的。
Linux具有：稳定、可靠、安全的优点，并且有强⼤的⽹络功能。
其中有对读、写进⾏权限控制、审计跟踪、核⼼授权等技术，这些都为安全提供了保障。
在相关软件的⽀持下，可实现WWW、FTP、DNS、DHCP、E-mail等服务，还可作为路由器使⽤，利⽤IPCHAINS/IPTABLE⽹络治理⼯具可构建NAT及功能全⾯的防⽕墙。
Linux是在GNU公共许可权限下免费获得的，是⼀个符合POSIX标准的操作系统。
Linux 操作系统软件包不仅包括完整的Linux 操作系统，⽽且还包括了⽂本编辑器、⾼级语⾔编译器等应⽤软件。
它还包括带有多个窗⼝管理器的X-Windows图形⽤户界⾯，如同我们使⽤Windows NT⼀样，允许我们使⽤窗⼝、图标和菜单对系统进⾏操作。
1需求分析 (2)1.1 功能介绍 (2)1.2 ⽬的及意义 (4)1.2.1 ⽬的 (4)1.2.2 意义 (5)1.3 设计成果 (6)2总体设计 (7)2.1功能介绍 (7)2.2模块关联 (8)3详细设计 (11)3.1⽤户结构 (11)3.2数据结构说明 (11)3.3主要功能的关键代码 (12)4测试及运⾏结果 (17)4.1 测试定义 (17)4.2 测试⽬的 (17)4.3 测试结果 (18)4.3.1 ⽂件测试 (18)5⼼得 (40)1需求分析1.1 功能介绍基于Linux的模拟⽂件系统的设计与实现完成以下功能：（1）创建⽤户：⼿动的创建10个⽤户，都在界⾯上完成，输⼊⽤户名；每个⽤户最多可以保存10个⽂件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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第六章Linux文件系统与编程6.1 文件系统概述 (1)6.1.1文件系统的目录树 (1)6.1.2文件系统的结构 (2)6.1.3 Ext2文件系统 (3)6.1.4 VFS (7)6.2 设备文件 (8)6.2.1 设备文件概述 (8)6.2.2 设备驱动程序 (9)6.2.3 中断处理 (9)6.2.4 设备驱动程序的框架 (9)6.3 文件的系统调用 (9)6.3.1 文件的创建和读写 (10)6.3.2 文件的各个属性 (12)6.3.3 目录文件的操作 (13)6.4 文件系统的设计与实现 (14)技巧与提示思考与练习6.1 文件系统概述Linux文件系统对用户而言只有一个文件树，它不是由设备标识符如设备号或设备名称来表示的。
该树的根在顶部，称为根目录（root），以“/”表示，所有的文件和外部设备都以文件的形式挂接在这棵树上，包括硬盘、软盘、光驱、调制解调器等，这和以驱动器盘符为基础的Windows系统完全不同。
当磁盘分区之一被“mount”到文件树中称为"安装点(mount point)的目录上时，就成为了该目录树的一个组成部分。
当windows的C:盘未被安装时，/mnt/winc是根文件系统中的一个普通子目录（格式可能是Linux EXT2/3等），里面可以存放任何数据。
而FAT32、NTFS等格式的C盘上的数据独立于Linux系统，不能被Linux系统读取。
6.1.1文件系统的目录树通常的Linux发行版的根目录下大都包含以下目录：/bin /etc /lost+found /sbin /var /boot /root/home /mnt /tmp /dev /lib /proc /usr 这些目录的基本性质在下面进行了简要的介绍，以便读者能够快速掌握其用法：1．/bin和/sbin这两个目录中都包含串bin，是因为其中的程序都是二进制（binary files）的可执行程序文件，用于维护Linux系统的大部分基本程序。
/bin目录下通常存放如login、shell等系统处理或文件操作实用程序、系统实用程序、压缩工具。
/sbin目录下通常存放基本的系统和系统维护程序，如：fsck、fdisk、mkfs、shutdown、lilo、init等。
存放在/sbin中的程序只能由管理员root来执行。
2．/etc该目录一般用来存放程序所需的系统配置文件，如passwd、shadow、fstab、host、motd、profile、shells、services、lilo.conf。
3．/lost+found该目录用来存放在系统非正常关机后重启系统时，无处存放的中间文件。
4．/boot该目录中存放着和系统启动有关系的各种文件，包括系统的引导程序和系统核心部分。
5．/root该目录是系统管理员root的主目录。
6．/home系统中所有用户的主目录都存放在/home中，它包含实际用户的主目录和其他用户的主目录。
Linux同UNIX的不同之处是，Linux中root用户的主目录通常是在/root或/home/root 下，而UNIX通常是在根目录下。
7．/mnt这是CD-ROM、软盘、Zip盘或Jaz等可移动介质的安装目录，其中的每个子目录就是某种设备类型的一个安装点，如/cdrom、/floppy、/zip。
如果要使用这些设备，还需要用mount 命令从/dev目录中将外部设备挂接上。
8．/tmp和/var这两个目录用来存放临时文件和经常变动的文件。
9．/dev该目录存放各种外部设备的镜像文件。
如第一个软盘驱动器的名字是fd0，第一个硬盘的名字是hda，硬盘中的第一个分区是hda1，第二个分区是hda2；第一个光驱的名字是hdc 等，以此类推。
10．/usr该目录用来存放与系统的用户直接相关的程序或文件，这里面有每一个系统用户的主目录，相对于用户的根目录“/”。
11．/proc该目录是当前系统中运行的进程的虚拟镜像，在这里可以看到由当前运行的进程号组成的一些目录，还有一个记录当前内存内容的kernel文件。
6.1.2文件系统的结构文件系统上的所有文件在计算机里都是数据的集合。
一个文件系统不仅包括所有文件的内容，还包括文件系统的结构、用户与程序开发人员可能用到的关于文件、目录连接和文件权限等信息。
一个成功的文件系统必须安全可靠地保存这些信息，一个操作系统最基本的一致性和完整性首先依赖于文件系统的可靠性。
图6.1描述了一个文件系统的视图。
图6.1 文件系统视图其中，引导块的作用是在文件系统启动时，将操作系统核心程序从磁盘装入内存，然后由该核心程序来指挥文件系统的初始化工作。
超级块包含了整个文件系统所需的管理信息，包括系统的基本尺寸和形式。
系统管理程序利用这些信息对系统进行管理和维护。
inode 链（索引节点链）中包含了很多inode （索引节点），一个文件（或目录）占据一个索引节点。
第一个索引节点是该文件系统的根节点。
数据块用来存放文件数据或者管理数据（如一级间址块、二级间址块等）。
在使用了Ext2文件系统后，Linux 系统引入了虚拟文件系统（Virtual File System ），简称VFS 。
通过它在操作系统和真正的文件系统之间提供一个接口。
对于mount 到Linux 上的不同文件系统，所有与文件系统相关的细节问题都被翻译成统一的格式，这样就实现了所有Linux 支持的文件系统对Linux 内核、应用程序和用户的透明化。
6.1.3 E xt2文件系统第二代扩展文件系统ext2的设计目标是为Linux 提供专用的可扩展和高性能的文件系统，是Linux 世界里最成功的文件系统，不同的Linux 发行版本都使用ext2文件系统。
ext2的基本前提是文件中的数据是在数据块中保存的，这些数据块长度相等且长度可变，某个ext2文件系统的块大小在创建（使用mke2fs ）时设置。
每个文件的大小最好是和刚好大于它的块大小的整数倍相等。
如果块大小为1024字节，而一个1025字节长的文件将占据两个1024字节大小的块。
这样你不得不浪费差不多一半的空间。
我们通常需要在CPU 的内存利用率和磁盘空间使用上进行折中。
大多数操作系统，包括Linux 在内，为了减少CPU 的工作负载而被迫选择相对较低的磁盘空间利用率。
并不是文件中每个块都包含数据，其中有些块被用来包含描述此文件系统结构的信息。
ext2通过一个inode 结构来描述文件系统中的文件并确定此文件系统的拓扑结构。
inode 结构用来描述文件中的数据占据哪个块以及文件的存取权限、文件修改时间及文件类型。
EXT2文件系统中的每个文件用一个inode 来表示，且每个inode 都有唯一的编号。
文件系统中所有的inode 都被保存在inode 表中。
ext2目录仅是一个包含指向其目录入口指针的特殊文件（也用inode 表示）。
硬盘图6.2 ext2文件系统的物理分布图6.2给出了占用一系列数据块的ext2文件系统的布局。
对文件系统而言，文件仅是一系列可读写的数据块。
文件系统并不需要了解数据块应该放置到物理介质上的什么位置，这些都是设备驱动程序的任务。
当文件系统需要从包含它的块设备中读取信息或数据时，它将请求底层的设备驱动程序读取一个基本块大小的整数倍的数据块。
ext2文件系统将它所使用的逻辑分区划分成数据块组，每个数据块组都包括保持文件系统完整性的信息和在数据块组中保存的文件和目录的信息，其中保持文件系统完整性的信息对于出现故障时恢复文件系统是必需的。
1．inode在ext2文件系统中，inode 是建立数据块的基础。
文件系统中的每个文件与目录由唯一的inode 来描述。
每个数据块组的ext2_inode 被保存在inode 表中，同时系统还用一个位图来跟踪已分配和未分配的inode 。
图6.3给出了ext2_inode 表的格式，包含以下信息：图6.2 ext2_inode 表（1）状态（mode ）：它包含两类信息。
一是inode 描述的内容，二是用户的使用权限。
ext2中的inode 可以表示一个文件、目录、符号连接、块设备、字符设备或FIFO 等。
（2）所有者信息（Owner Information ）：表示此文件或目录所有者的用户和组标识符。
文件系统根据它可以正确设置文件的访问权限。
（3）大小（Size ）：以字节计算的文件大小。
（4）时间戳（Timestamps ）：inode 的创建时间和最后一次被修改的时间。
（5）数据块（Datablocks ）：指向此inode 描述的包含数据的块指针。
前12个指针是直接指向物理数据块的指针，后3个指针指向下一级多级间接指针。
例如，二级间接指针指向一级间接指针，而这些指针又指向一些数据块。
这意味着访问文件尺寸小于或等于12个数据块的文件将比访问大文件快得多。
在图6.2中，inode 表里用于记录数据块地址的就是inode 结构里的i_data[15]成员，它的类型为整数，在Linux 系统中，整数占有四个字节。
ext2文件系统inode 大小为128字节，inode 在inode 表中依次存放，其数据结构定义为：struct ext2_inode {__u16 i_mode;12个 ext2_inode__u16 i_uid; /* 拥有者的用户ID */__u32 i_size; /* 文件大小*/__u32 i_atime; /* 最近一次访问时间*/__u32 i_ctime; /* 创建时间*/__u32 i_mtime; /* 最近一次修改时间*/__u16 i_gid; /* 文件的组ID */__u32 i_blocks;/* 分配给该文件的磁盘块的数目*/__u32 i_block[EXT2_N_BLOCKS];/*指向磁盘块的指针*/...... };在Linux中用于描述文件系统inode信息的数据定义（见include/Linux/ext2_fs_i.h）：struct ext2_inode_info {_u32 i_data[15]；/*用来记录数据块地址*/_u32 i_flags；_u32 i_faddr；_u8 i_frag_no；_u8 i_frag_size；_u16 i_osync；_u32 i_file_acl；_u32 i_dir_acl；_u32 i_dtime；_u32 i_version；_u32 i_block_group；/*inode所在的块组*/_u32 i_next_alloc_block；/*下一次分配的块*/_u32 i_next_alloc_goal；/*下一次分配的对象*/_u32 i_prealloc_block；/*文件系统中为该文件预分配的第一个数据块*/_u32 i_prealloc_count；/*文件系统中为该文件预分配的数据块总数*/_u32 i_high_size；int i_new_inode: 1；/*标志位，确定是否为新分配的inode*/ }；在inode中，前12个数据块指针直接指向包含文件数据的数据块，后三个指针则是间接数据块指针，这样设计的目的是为了适应文件大小的变化和提高系统效率。