【Linux】基础IO --- 内核级和用户级缓冲区、磁盘结构、磁盘的分治管理、block group块组剖析…

新星创作者: C/C++技术领域

2023-01-30 09:58:59

https://blog.csdn.net/erridjsis/article/details/128766819

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详解文件描述符、重定向、Linux一起皆文件理解、缓冲区、fwrite等接口实现、从物理上软件上认识硬件磁盘、文件系统、软硬链接、动静态库

本文系统梳理了Linux文件操作的核心概念与实现机制。首先从C语言文件操作入手，解析了fopen、fwrite等函数的底层原理，揭示了其与系统调用open、write的封装关系。深入探讨了文件描述符(fd)的本质，即内核file结构体在文件描述符表中的数组下标，并分析了0/1/2号文件描述符的特殊用途。在重定向实现方面，详细讲解了dup2系统调用的工作原理，以及Shell重定向>、>>、<的实现逻辑。缓冲区机制部分对比了语言级缓冲区和内核级缓冲区的差异，阐述了缓冲区的刷新策略及其效

本文深入探讨了缓冲区和文件系统的核心概念。在缓冲区部分，分析了缓冲区的本质（内存段）及其作用（减少IO次数），通过C语言接口实验展示了缓冲区的刷新策略（行缓冲/全缓冲）及其与fork进程的关系。文件系统部分详细解析了磁盘物理结构（CHS寻址）和逻辑抽象（LBA），阐述了ext2文件系统的inode机制如何管理文件属性和内容，并完整描述了文件创建、写入和删除时操作系统的底层操作流程。文章还通过代码示例模拟了C标准库的文件操作，揭示了缓冲区存在于FILE结构体中的事实，同时区分了stdout和stderr的不同

4.5万字中包含： 1. C语言文件操作、文件接口使用、理解文件接口 2. 文件相关的系统调用、通过比特位传递选项、文件描述符fd、文件的管理、文件的管理、fd的分配规则、重定向、把重定向加入shell、引用计数 3. 理解Linux下一切皆文件 4. 缓冲区、IO操作的流程 5. 文件系统、磁盘的物理结构、存储结构、逻辑结构、CHS寻址模式、分区和分组、inode、基于文件系统，重新理解文件 6. 软硬链接、文件的AMC时间 7. 动静态库、安装第三方库、动静态编译

之前我们学习的都是进程与被打开文件的关系，但是那些没有被打开的文件呢，它们需不需要被管理呢 ❓❓❓ 答案肯定是需要的，对于一台计算机来说，磁盘上大部分的文件是未被打开的，而这些文件也需要被静态管理起来，方便我们随时打开！操作系统对未打开文件与打开文件的管理，称为文件系统。接下来我们就来学习未打开文件的管理！我们大部分人日常中都没见到过磁盘的真实面目，所以如果要想了解文件系统，我们势必要先了解磁盘的简单物理结构，方便我们理解操作系统层面！

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