Linux之基础IO知识

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本文已参与「新人创作礼」活动,一起开启掘金创作之路。


文件系统

Linuxext2进行讲解: 每个分区都有文件系统,同一个磁盘不同分区可以拥有不同文件系统

分块式存储默认4096字节。

具体分为:交换分区、文件系统分区

文件系统:

  1. data bitmap:标记磁盘(数据)块是否已经使用。
  2. inode table
  3. inode bitmap:标记了inode节点是否已经使用。
  4. 超级块:当前文件系统类型,有多少inode节点,统筹记录整体文件系统的信息。
  • 存储文件流程:
  1. 通过inode_bitmapinode table中找到一个空闲的inode节点的节点号。
  2. 通过data_bitmap在数据块区域找到空闲的数据块。
  3. 将数据块位置信息,记录到inode节点中。
  4. 将文件数据写入数据块中。
  5. 将文件名和inode节点号写入父目录文件中。

其实目录文件就是:存放了一张目录有什么文件的表,表中记录了目录项(包含了:文件名,inode节点号)。

如果当前不能创建文件,有两种原因:

  1. 磁盘已满
  2. inode节点被占满,例如许多占存很小的图片每个都占用了inode节点。这时就需要进行压缩(合并)了,当需要检索某个图片时,在压缩包中解压即可。

cat ./a.txt的逻辑流程:

  1. 在当前文件目录./中查找文件名信息。

  2. 通过文件名获取inode节点号。

  3. 通过inode节点号找到node节点。

  4. 进程访问数据块,读取数据进行打印。

【注】ls -i 显示目录文件节点号


软链接与硬链接

  • 创建硬链接文件:
ln -h a.txt a.hard	

针对:inode结点 是一个文件的另一个名字,相当于别名,与源文件并无区别,二者inode节点号==相同==。在硬盘中指向同一块数据区域,可以理解为同一文件。 此时文件a.txt链接数变为2

  • 创建软链接文件:
ln -s a.txt a.soft

针对:文件名 软链接是一个独立文件,相当于一个快捷方式。与源文件inode节点号==不同==。创建出的符号链接文件记录的就是源文件的路径名

  • 删除源文件后: 软链接失效 ---> 通过记录的源文件路径名查找文件数据,删除之后已经找不到这个路径下的文件了。无法正常打印。 硬链接无影响 ---> 通过inode节点找文件数据,可以正常打印,只是链接数减1

【区别】:

  • 软链接文件可以跨分区建立,硬连接不可以。 跨分区就要跨文件系统,就算二者为相同类型文件系统,但是每个分区都有各自的inode节点号,如果跨分区,inode节点号就会发生冲突。如果是不同文件系统,inode节点号就没有用了。所以硬链接不可以跨分区建立,而软链接只是针对文件名,所以可以跨分区建立。
  • 软链接文件可以针对目录进行创建,硬链接不可以。 Linux环境下目录结构唯一,与分区个数无关,所以目录文件本身就是跨分区的,故硬链接不可以针对目录。

静态库、动态库的生成

需要用到源文件:a.cb.c

  • 动态库的生成:
gcc -fPIC -c a.c -o a.o
gcc --share b.o -o libmytest.so
  • 静态库的生成:
gcc -c b.c -o b.o
ar -cr libmytest.a b.o
  • gcc 选项: -fPIC :产生一个位置无关代码(编译选项) --share:生成一个共享库,而不是可执行程序(链接选项)

    -L :指定库的搜索路径 (链接选项) (大写L) -l :指定链接库的名称 (链接选项) (小写L)

    -I :指定头文件的搜索路径 (编译选项) (大写I)

  • ar:静态库打包所用命令 选项: -c:创建 -r:替换


静态库、动态库的使用(链接)

  • gcc a.c -o main -lmytest 报错!找不到库(==链接==时查找不到库 --- 库的==查找==路径)

查找路径解决方案:

  1. 将库文件的默认查找路径:/lib64/usr/lib64中文件拷贝过去
  2. 设置环境变量:LIBRARY_PATH=./ (库的链接路径) 使用选项: -L ./,故为gcc a.c -o main -L ./ -lmytest
  • 再次执行./main运行程序 报错,找不到库(==运行==时查找不到库 --- 库的加载路径)

加载路径解决方案:

设置环境变量:LD_LIBRARY_PATH=./ (库的运行==加载==路径)

此时执行./main即可成功。


因为gcc默认是==动态连接==,因此优先使用动态库生成可执行程序。

通常自己链接静态库生成可执行程序的时候,并不是使用-static静态链接。而是将静态库放到指定路径下,然后直接使用gcc -l指令指定库的连接路径,链接静态库,生成可执行程序。

【注】:-static选项: 作用可执行程序使用静态链接生成,所有程序都是用静态链接,不依赖任何动态库,C库默认只有动态库