1. 阻塞和非阻塞的区别#

阻塞方式下：

• 等待的事情没有发生时，程序一直等待；
• 等待期间不会反复占用 CPU 查询；
• 数据一旦到达，程序能够立即继续处理。

非阻塞方式下：

• 如果暂时没有数据，函数不会一直等待，而是立即返回；
• 程序可以先做其他事情，稍后再来询问；
• 这种反复询问的方式称为轮询；
• 由于程序不是一直等在当前操作上，数据到达后不一定会在第一时间被处理。

常规文件通常不会无限阻塞：读写操作会在有限时间内成功或失败。

终端设备文件和网络文件不同，没有输入或网络数据时，阻塞读可能一直等待。

2. 为什么要使用 fcntl#

标准输入文件在程序启动前已经由系统打开，不能重新调用 open 并传入 O_NONBLOCK。

fcntl 可以修改一个已经打开文件的属性，例如读写、追加和非阻塞等。

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#include <unistd.h>
2
#include <fcntl.h>
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4
int fcntl(int fd, int cmd);
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int fcntl(int fd, int cmd, long arg);
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int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

常用 cmd 命令：

3. 非阻塞读的三种结果#

1. 返回值大于等于 0：读取成功；
2. 返回 -1，并且 errno == EAGAIN（或 EWOULDBLOCK）：暂时没有数据，不是真正的错误；
3. 返回 -1，但 errno 不是 EAGAIN：读取真正出错。

1. 从磁盘格式化说起#

磁盘格式化的一个重要结果，是把磁盘划分成若干个固定大小的块。

以 4 KB 块为例：

1
1 block = 4096 byte = 4 KB = 8 sectors

一个文件即使只有十几个字节，只要占用了一个数据块，底层也要按一个完整块分配。

大文件则会占用多个块，多个 block 由 block group 进行管理。

2. ext2 布局图#

1
[Boot Block 1 KB] |<------------------- ext2 文件系统 ------------------->|
2
                  | Block Group 0 | Block Group 1 | Block Group 2 | ... |
3

4
每个 Block Group 的主要组成：
5

6
[超级块][GDT][块位图][inode Bitmap][inode Table][Data Blocks ...]

3. 各区域作用#

4. inode 保存什么#

一个文件分成两部分：

• 文件属性：保存在 inode 中；
• 文件内容：保存在 data block 中。

inode 中主要包含：

• 文件类型与权限；
• 所属用户和用户组；
• 文件大小；
• 访问、修改、状态改变时间；
• 硬链接计数；
• 指向 data block 的数据块指针。

数据块指针把“文件属性”和“文件内容”连接起来。

每个文件需要 inode，但多个硬链接文件名可以共用同一个 inode。一个文件不能同时使用两个独立 inode 来表示自己。

5. 文件的存储过程#

1. 从 GDT 查看当前块组是否还有空闲 inode；没有则检查下一个块组；
2. 根据 GDT 找到 inode Bitmap、inode Table、Block Bitmap 和 Data Block 的位置；
3. 在 inode Bitmap 中找到空闲位并置 1，在对应 inode 中写入文件属性；
4. 根据文件大小寻找足够的空闲 data block，并把相应 Block Bitmap 位设为 1；
5. 将文件内容写入 data block；
6. 把这些 data block 的地址写入 inode 的数据块指针。

6. 文件为什么删除得很快#

删除文件时，系统主要把该文件占用的 inode Bitmap 和 Block Bitmap 标志位清零，表示这些空间可以重新分配，并不需要立刻逐字节擦除所有 data block。

因此：

• 复制大文件需要真正写入大量 data block，耗时较长；
• 删除大文件主要是释放空间使用权，通常很快；
• 被删除文件的数据在被新内容覆盖前，物理上可能仍存在，因此存在数据恢复的可能；
• 若要避免旧数据被恢复，需要用新数据覆盖相应存储区域；仅做软件层面的删除不等于物理清除。

1. 目录也是文件#

目录是特殊文件。

一个 4096 byte 的目录会占用一个 data block，其中保存若干条目录项。

每条记录包含：

文件类型编码：

根目录固定使用 inode 编号 2。

根据路径查找文件时，系统先从根目录 inode 开始，读取目录的 data block，在目录项中根据名字找到下一级 inode 编号，再逐层向下查找。

2. 使用 vi 浏览目录#

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vi project/

1. 创建方式#

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# 硬链接
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ln aa aa_h
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# 符号链接（软链接）
5
ln -s aa aa_s

2. 底层区别#

硬链接的本质是多个文件名对应同一个 inode。

删除其中一个名字只会让硬链接计数减 1；只有计数变为 0 时，系统才回收 inode 和数据块。

符号链接类似 Windows 的快捷方式，依靠目标的文件名或路径查找文件。

1. access 检查文件#

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int access(const char *pathname, int mode);

2. chmod 修改权限#

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int chmod(const char *path, mode_t mode);
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int fchmod(int fd, mode_t mode);