【我的笔记】文件系统（三）文件操作、文件缓存/共享/保护/恢复

（一）文件操作

VFS 在读写操作之外提供了文件打开和关闭操作。

1、打开操作（open）——负责文件路径名解析和权限检查

打开操作创建file结构，一个 file 结构描述一个进程对一个文件或一种 I/O 操作方式，成为打开文件对象。ucore 的 file 结构：

ucore 为每个进程准备了一个 file 结构数组，称为文件描述符表：

idleproc 进程的 files_struct 是单独建立的，其余进程是从父进程复制的。

文件打开操作 open 。（具体过程见 ppt）

获得文件描述符后可对其进程行I/O 操作。在所有的文件I/O操作中，用文集爱你描述符代替文件名，避免路径名的重复解析。读写操作后会自动调整读写头的位置。

2、关闭操作（close）——释放打开文件对象

具体过程见 ppt。

3、文件读操作（read）

具体过程见 ppt。

4、文件写操作（write）

具体过程见 ppt。

文件读写两种方式：①直接读写（read、write）；②间接读写（mmap 类系统调用--> 将文件映射到进程，读写时缺页，将工作交给虚拟内存管理）

5、

6、Linux 的 open、close、read、write、seek （具体见 ppt）

关闭操作不会删除文件，不能再用描述符使用，还在系统中还可以再次打开。问阿金一旦被删除，就永远从系统消失了。write 返回的是真正写入的字节数，可能少于 count 参数。seek 将文件fd的读写头重定位到参数 offset 处。

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（二）文件缓存/共享

1、文件缓存

暂存文件内容的内存称为文件缓存。

建立缓存的方法——链表、Hash 表、基数树（类似于多级页表）

2、文件共享

共享 --> 一个文件能被多个用户或进程使用 -->可以实现进程间通信。

文件属主（owner）——文件拥有者；文件组（group）——一组用户，可共享该文件；其他用户（others）——既不是属主也不是同组用户

文件的共享权限：

多个用户同时存取一个共享文件 --> 保持文件的一致性（完整性） --> 与进程的同步密切相关

3、文件保护

保护 -->文件存取控制，限制用户对文件的存取操作。

对文件的操作通常包括：读、写、执行、执行、追加、删除、列表、拷贝、换名等。

（1）直接保护方法

为每个文件或者目录定义一个存取控制表ACL（Access Control List），规定各用户可执行的操作。

浓缩 ACL——把用户分为三类（文件属主、同组用户、其他用户），值规定每类用户的存取权限。将文件的存取权限浓缩为三种（读、写、执行）。

若觉得9位太粗，可以加 ACL，Linux 对两种均支持。--> 位图 + ACL

Windows --> DACL（自主存取控制表）

（2）其他保护方法

4、文件恢复

保证文件系统可靠性 --> eg：RAID、备份与恢复

备份方法：全量备份、增量备份 --> 异地备份、灾难恢复

由于缓存，文件系统的数据同时存在于内存和外存，需要保证一致性 --> 事务和日志。

（1）事务：完成一个特定任务所需的一组操作称为一个事务

为保证文件系统的一致性，事务应具有原子性。 --> 需在外存增加一个日志

（2）日志：记录各种事务

EXT4上增加了日志，EXT3还没有。

日志与事务能够保证系统的一致性。