### 嵌入式Linux学习第十篇：深入理解文件系统编程
#### 10.1 Linux文件系统简介
Linux文件系统是一种层次化的树状结构，其中的每一个节点都表示一个文件或目录。整个文件系统的最高层是根目录（/），所有的其他文件或目录都是根目录的子目录。这种组织方式使得文件和目录之间的关系变得非常清晰，同时也便于管理。
- **文件系统层级结构**：Linux使用一种标准的树形目录结构来组织文件系统。在安装Linux系统时，安装程序会自动创建一个完整的文件系统和固定目录结构，每个目录都有特定的功能和存放特定类型的文件。
- **目录结构示例**：
- `/`：根目录，整个文件系统的起点。
- `/bin`：存放常用的命令。
- `/etc`：存放配置文件。
- `/home`：用户主目录所在的位置。
- `/lib`：存放库文件。
- `/tmp`：临时文件存放位置。
- `/var`：存储可变数据如日志文件、数据库等。
#### 10.2 文件的基本操作
在Linux中，文件的操作主要包括文件的创建/打开、关闭以及读写等。
##### 10.2.1 创建/打开文件
创建或打开文件可以通过`open`函数实现。`open`函数有两种形式：
```c
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
int open(const char *filename, int flags);
int open(const char *filename, int flags, mode_t mode);
```
- **参数解释**：
- `filename`：要打开的文件名。
- `flags`：标志位，用于指定打开模式。
- `mode`：当使用`O_CREAT`标志创建新文件时，指定新文件的权限掩码。
- **常见的标志位**：
- `O_RDONLY`：只读方式打开文件。
- `O_WRONLY`：只写方式打开文件。
- `O_RDWR`：读写方式打开文件。
- `O_APPEND`：追加方式打开文件。
- `O_CREAT`：如果文件不存在，则创建该文件。
- `O_TRUNC`：如果文件存在，则将其长度截断为0。
此外，还有一些权限标志，例如：
- `S_IRUSR`：用户读权限。
- `S_IWUSR`：用户写权限。
- `S_IXUSR`：用户执行权限。
这些标志位可以组合使用，通过按位或运算符`|`连接。
##### 10.2.2 关闭文件
关闭文件可以使用`close`函数：
```c
int close(int fd);
```
- `fd`：文件描述符。
关闭文件后，与文件相关的资源会被释放。
##### 10.2.3 读写文件
文件打开后，可以通过`read`和`write`函数进行读写操作：
```c
ssize_t read(int fd, void *buffer, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buffer, size_t count);
```
- `fd`：文件描述符。
- `buffer`：缓冲区地址。
- `count`：读取或写入的数据量。
为了定位文件中的当前位置，可以使用`lseek`函数改变文件偏移量：
```c
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
```
- `offset`：偏移量。
- `whence`：定位方式，可以是`SEEK_SET`（从文件开头定位）、`SEEK_CUR`（从当前位置定位）或`SEEK_END`（从文件末尾定位）。
##### 10.2.4 文件的其他操作
除了基本的文件操作外，还有一些其他的文件操作方法：
- **复制文件描述符**：使用`dup`函数。
- **创建符号链接**：使用`symlink`函数。
- **创建硬链接**：使用`link`函数。
- **删除文件**：使用`unlink`函数。
#### 10.3 文件的属性
文件的属性包括但不限于访问权限、大小、创建时间、访问时间等。
##### 10.3.1 获取文件的属性
获取文件属性可以通过`stat`函数实现：
```c
int stat(const char *file_name, struct stat *buf);
```
- `file_name`：文件名。
- `buf`：指向`struct stat`结构体的指针，用于返回文件的状态信息。
`struct stat`结构体包含以下成员：
- `st_dev`：设备标识符。
- `st_ino`：inode编号。
- `st_mode`：文件类型和权限。
- `st_nlink`：链接数量。
- `st_uid`：文件所有者的用户ID。
- `st_gid`：文件所有者的组ID。
- `st_rdev`：对于特殊文件，表示设备类型。
- `st_size`：文件大小。
- `st_blksize`：块大小。
- `st_blocks`：占用的块数量。
- `st_atime`：最后访问时间。
- `st_mtime`：最后修改时间。
- `st_ctime`：最后状态改变时间。
此外，还可以使用宏来判断文件类型：
- `S_IFSOCK`：套接字。
- `S_IFLNK`：符号链接。
- `S_IFREG`：普通文件。
- `S_IFBLK`：块设备文件。
- `S_IFDIR`：目录。
- `S_IFCHR`：字符设备文件。
- `S_IFIFO`：命名管道。
通过以上介绍，我们对Linux文件系统的结构和文件操作有了较为全面的理解。这对于从事嵌入式系统开发和学习Linux系统的人来说是非常重要的基础内容。
