1. 基礎概念

1.1 系統調用

? ? ? ? 系統調用實際上是Linux內核為上層應用程序提供的API接口，方便應用程序進行調用，類似于SVC。

1.2 庫函數

? ? ? ? 庫函數是應用層里邊的東西，在系統調用的上層，通常以動態庫文件（.so）形式提供。與系統調用區別是：庫函數是屬于應用層，而系統調用是內核提供給應用層的編程接口，屬于系統內核的一部分； 庫函數運行在用戶空間，調用系統調用會由用戶空間（用戶態）陷入到內核空間（內核態）； ?庫函數通常是有緩存的，而系統調用是無緩存的，所以在性能、效率上，庫函數通常要優于系統調 用； ?可移植性：庫函數相比于系統調用具有更好的可移植性。

2. I/O基礎

? ? ? ? open/write/read/close等，主要說一下lseek。lseek函數用于設置文件讀寫偏移量，其他詳細信息看手冊。

3. Linux系統下的文件管理

3.1 靜態文件與inode

? ? ? ? 靜態文件：電腦硬盤、移動硬盤、U 盤等外部存儲設 備，文件存放在磁盤文件系統中，并且以一種固定的形式進行存放，我們把他們稱為靜態文件。

? ? ? ? inode：實際上是一個結構體，記錄了文件的不同信息；并且一個inode對應一個文件，多個inode組成一個inode表。可通過命令“ls -i”查看inode號。

3.2?磁盤分區

? ? ? ? 磁盤分為數據區和inode區，數據區用于存儲文件中的數據；inode區用于存放inode表。

? ? ? ? 快速格式化：僅刪除了u盤的inode區，但是沒有刪除數據區，因此可以找回數據。

3.3?文件狀態

? ? ? ? 文件打開過程：首先系統根據文件名找對文件對應的inode編號；然后通過該編號去inode表里邊尋找對應的inode結構體；最后根據結構體里邊記錄的信息，確定文件的數據所在的扇區，最后讀出數據。

? ? ? ? 文件打開狀態：調用open函數去打開文件的時候，內核會申請一段內存（一段緩沖區），并且將靜態文件的數 據內容從磁盤這些存儲設備中讀取到內存中進行管理、緩存（也把內存中的這份文件數據叫做動態文件、內 核緩沖區）。打開文件后，以后對這個文件的讀寫操作，都是針對內存中這一份動態文件進行相關的操作， 而并不是針對磁盤中存放的靜態文件。 當我們對動態文件進行讀寫操作后，此時內存中的動態文件和磁盤設備中的靜態文件就不同步了，數據 的同步工作由內核完成，內核會在之后將內存這份動態文件更新（同步）到磁盤設備中。

? ? ? ? 進程控制塊（PCB）：是一個結構體用于記錄進程的狀態信息、運行特征等。

? ? ? ? 文件描述符表、文件表及inode之間的關系：如下圖所示：

PCB中有一個指針指向文件描述符表，該表中的每個元素對應一個文件表；文件表中存在inode指針指向inode用于讀取文件數據。

3.4?perror函數

? ? ? ? 該函數用于查看詳細的報錯信息。比如當調用open函數打開某文件時，如果失敗的話回返回-1，但是并不知道錯誤的詳細原因；因此采用這個函數即可了解，其用法如下所示：

如果失敗，會打印 “open error：加具體原因” 。

3.5?exit、_exit、_Exit函數

? ? ? ? 這三個函數都用于結束進程，類似于return；。調用_exit()函數會 清除其使用的內存空間，并銷毀其在內核中的各種數據結構，關閉進程的所有文件描述符，并結束進程、將 控制權交給操作系統。_exit()和_Exit()兩者等價。

????????exit()函數_exit()函數都是用來終止進程的，exit()是一個標準C庫函數，而_exit()和_Exit()是系統調用。 執行exit()會執行一些清理工作，最后調用_exit()函數。一般用exit()。

用法如下：

3.6?空洞文件

? ? ? ? 比如說現在一個文件a大小是4K；然后我調用了lseek函數將讀寫位置偏印到文件頭部6k個字節處寫數據，那么此時0-4k處有數據，6k處之后有數據，但是4k-6k處沒有數據。該區域就成為文件空洞區域，該文件也被稱為空洞文件。

? ? ? ? 空洞文件邏輯大小和物理大小：ls命令查看到空洞文件的大小是8K，使用ls命令查看到的大小是文件的邏輯大小，自然是包括了 空洞部分大小和真實數據部分大小；當使用du命令查看空洞文件時，其大小顯示為4K，du命令查看到的 大小是文件實際占用存儲塊的大小。

3.7?O_APPEND和O_TRUNC標志

? ? ? ? O_APPEND標志是，調用open函數打開文件， 當每次使用write()函數對文件進行寫操作時，都會自動把文件當前位置偏移量移動到文件末尾，從文件末 尾開始寫入數據，也就是意味著每次寫入數據都是從文件末尾開始。用法為fd=open("./src_file",O_APPEND);

? ? ? ? O_TRUNC標志是：如果使用了這個標志，調用open函數打開文件的時候會將文件 原本的內容全部丟棄，文件大小變為0。

3.8?多次打開同一文件

????????一個進程內多次open打開同一個文件，那么會得到多個不同的文件描述符fd，同理在關閉文件的 時候也需要調用close依次關閉各個文件描述符。

????????一個進程內多次open打開同一個文件，在內存中并不會存在多份動態文件。此處動態文件指的是調用open函數時會將磁盤上的數據讀到一個緩存區，這個區域的文件數據就叫動態文件。

????????同一個文件被多次打開，會得到多個不同的文件描述符，也就意味著會有多個不同的文件表，而文件讀 寫偏移量信息就記錄在文件表數據結構中，所以從這里可以推測不同的文件描述符所對應的讀寫偏移量是 相互獨立的，并沒有關聯在一起，并且文件表中i-node指針指向的都是同一個inode。