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第五章 文件和文件系统
学习目的
让学生了解文件和文件系统的概念和特性，掌握Linux文件系统的基本操作。
学习要求
了解：文件系统的特性，文件系统架构，文件系统的物理组织结构，文件的类型。
理解：文件访问时的使用方式；
掌握：文件的访问权限及表示方式，目录操作（当前路径、读取目录项），属性获取以及文件类型。
学习方法
通过对文件操作与权限管理相关知识的编程学习和锻炼，提升学生的编程能力。
概念和原理
5.1 文件和文件系统
5.1.1 文件系统
(1) 定义：
操作系统中的各类文件、管理文件的软件，以及管理文件所涉及到的数据结构等信息的集合。
(2) 功能：
▪ 有效地管理文件的存储空间；
▪ 管理文件目录；
▪ 完成文件的读/写操作；
▪ 实现文件共享与保护；
▪ 为用户提供交互式命令接口和程序调用接口。
5.1.2 文件、记录和数据项
(1) 数据项
▪ 基本数据项：用于描述一个对象的某种属性的字符集，可以命名的最小数据单位， 包括数据名和数据类型两个属性
▪ 组合数据项：若干基本数据项的组合
(2) 记录
记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。关键字是能够唯一标识一个记录的数据项。
(3) 文件
▪ 定义：
文件是具有文件名的一组相关元素（即记录）的集合，是文件系统中最大的数据单位。
▪ 分类：
- 有结构文件：文件由若干相关记录组成
- 无结构文件：看作字符流的集合
▪ 属性
- 文件类型。
- 文件长度。
- 文件的物理位置。
- 文件的建立时间。
图5-1 文件、记录和数据项之间的层次关系
▪ 文件的组织形式
- 目录：
用来容纳文件，目录可以包含子目录，层层嵌套以形成路径。（以斜线分隔的文件名序列构成路径名）
- 标准目录和文件：
/ 根目录，所有其他文件在根文件系统的子目录下
/bin 基本命令的二进制文件，存放Linux下常用的命令和工具
/boot 引导加载器的固有文件，Linux就是从这里启动的
/dev 设备文件，存放着Linux下的所有设备文件
/etc 本地系统配置文件
/etc/X11 本地X窗口系统配置文件
/etc/opt 保存在/opt中的附加软件包配置文件
/home 用户本地目录，每建立一个用户，就会在这里新建一个与用户同名的目录，给该用户一个自己空间
/lib 共享系统库文件和核心模块
/mnt 系统文件的临时挂载点
/root 根用户的本地目录
/sbin 基本系统二进制文件，这里存放着系统级的命令
/usr 次重要的分级文件系统，通常用来安装各种软件的位置
- 路径名
相对路径是指起始点是当前工作目录的路径名。路径的写法不是由根目录/ 写起的。
绝对路径是指起始点是根目录( / )的路径名。路径的写法一定是由根目录/写起的
5.2 文件类型和权限
5.2.1 Linux文件系统特性
▪ 普通文件，目录、字符设备、块设备、 套接字等在 Linux 中都是文件。
▪ 类型不同的文件都是通过相同的API对其进行操作
5.2.2 文件类型
| 标识 | 文件类型 |
| - | 普通文件 |
| d | 目录文件 |
| c | 字符设备文件 |
| b | 块设备文件 |
| p | 管道或FIFO |
| l | 符号链接 |
| s | 套接字 |
5.2.3 权限
(1) 文件访问权限
▪ 读取权限 r：
- 浏览文件/目录中内容的权限；
▪ 写入权限 w：
- 对文件而言是修改文件内容的权限
- 对目录而言是删除、添加和重命名目录内文件的权限；
▪ 执行权限 x：
- 对可执行文件而言是允许执行的权限
- 对目录而言是进入目录的权限。
(2) 目录权限的特殊性
▪ 当打开一个任意类型的文件时，对该文件路径名中包含的每一个目录都应具有执行权限
▪ 为了在一个目录中创建一个新文件，必须对该目录具有写权限和执行权限
▪ 为了删除一个文件，必须对包含该文件的目录具有写权限和执行权限，对该文件本身则不需要有读、写权限
(3) 基于用户的文件权限管理
▪ 文件所有者：建立文件和目录的用户；
▪ 文件所有者所在组用户：文件所有者所属用户组中的其他用户；
▪ 其他用户：既不是文件所有者，又不是文件所有组所在组的其他所有用户。
图5-2 基于用户的文件权限管理-字母和数字表示法
图5-3 字母和数字表示法示例
(4) 修改文件权限的chmod命令
▪ 功能：修改文件的访问权限
▪ 格式：chmod <模式> <文件>
▪ 模式：
- 对象：u 文件所有者 、g 同组用户、o 其他用户
- 操作符：+增加、-删除、=赋予
- 权限：r 读、w 写、x 执行、s设置用户ID
▪ 举例：
- 取消同组用户对file文件的写入权限
chmod g-w file
- 将pict目录的访问权限设置为775
chmod 755 pict
5.3 目录和文件的操作
5.3.1 目录操作命令
(1) 创建目录
mkdir命令：创建目录，其后可接目录的绝对路径和相对路径，以及多个目录。
(2) 删除目录
rmdir命令：删除目录，其后可接目录的绝对路径和相对路径，以及多个目录。
(3) 切换目录
cd命令：切换当前的工作目录，其后的命令行参数可以是目录的相对和绝对路径，缺省的状态下返回用户主目录。
(4) 查看当前目录
pwd命令：查看当前目录。
(5) 列出指定目录和文件的属性
ls命令：列出指定目录和文件的属性。用户在任何一个目录下执行ls ，就能将当前目录中的所有文件、子目录、符号链接等以列表的方式显示出来，同时还可以借助ls –l了解到文件类型、权限等一些重要的文件属性。
5.3.2 文件操作命令
(1) 显示文件内容
cat命令：显示文件内容，文件的内容一次被打开，显示在屏幕上。
more命令：逐屏显示文件内容，与cat命令不同在显示方式，more并不是一次性显示完，若文件长度大于23行，屏幕底部会显示“more”或“more+已显示百分比”。
(2) 复制文件
cp命令：复制命令
基本语法格式为cp [-i][-r] oldfile newfile
可选项：
-i表示请求确认；
-r表示复制目录及其内部的所有文件到新的目录下。
(3) 移动文件
mv命令：可将文件移至新的目录下。若在同一目录下操作，就是给文件重命名。
(4) 删除文件
rm命令：成功执行该命令将永久删除文件。
基本语法格式: rm [-i][-r] file [file1 file2 …]
可选项: -i表示删除文件前确认；-r表示强制删除文件，包括目录文件。
(5) 打印文件
lp命令：打印命令
基本语法格式：lp [-options] file [file1 file2 …] 成功执行该命令并有可操作打印机连接，打印任务交予后台，屏幕出现shell命令提示符继续前台工作。
(6) 格式化输出文件
pr命令：格式化输出命令，将文本内容以标准打印格式显示在屏幕上。
(7) 链接文件
▪ ln命令：为某一个文件在另外一个位置建立一个同步的链接。
▪ 基本语法格式：
▪ ln [参数][源文件或目录][目标文件或目录]
▪ ln命令会保持每一处链接文件的同步性；
▪ ln的链接又分软链接和硬链接两种。
- 软链接：“ln –s 源文件 目标文件”，它只会在你选定的位置上生成一个文件的镜像，不会占用磁盘空间
- 硬链接 ：“ln 源文件 目标文件”，没有参数-s， 它会在你选定的位置上生成一个和源文件大小相同的文件。
重点
文件操作和目录操作。
难点
文件操作和目录操作。
习题
- Linux 文件系统的文件大致可以分成哪几类?分别是什么?
答：
| 标识 | 文件类型 |
| - | 普通文件 |
| d | 目录文件 |
| c | 字符设备文件 |
| b | 块设备文件 |
| p | 管道或FIFO |
| l | 符号链接 |
| s | 套接字 |
2.常用的目录操作命令有哪些?各自的功能分别是什么?
答：
(1) 创建目录
mkdir命令：创建目录，其后可接目录的绝对路径和相对路径，以及多个目录。
(2) 删除目录
rmdir命令：删除目录，其后可接目录的绝对路径和相对路径，以及多个目录。
(3) 切换目录
cd命令：切换当前的工作目录，其后的命令行参数可以是目录的相对和绝对路径，缺省的状态下返回用户主目录。
(4) 查看当前目录
pwd命令：查看当前目录。
(5) 列出指定目录和文件的属性
ls命令：列出指定目录和文件的属性。用户在任何一个目录下执行ls ，就能将当前目录中的所有文件、子目录、符号链接等以列表的方式显示出来，同时还可以借助ls –l了解到文件类型、权限等一些重要的文件属性。
3.文件系统的功能是什么？
答：
(1) 有效地管理文件的存储空间；
(2) 管理文件目录；
(3) 完成文件的读/写操作；
(4) 实现文件共享与保护；
(5) 为用户提供交互式命令接口和程序调用接口。
原创声明
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