Организация файловой системы в UNIX. Работа с файлами и директориями. Понятие о memory mapped файлах

Второй способ создания связи получил название способа создания мягкой (soft) или символической (symbolic) связи (link). В то время как жесткая связь файлов является аналогом использования прямых ссылок (указателей) в современных языках программирования, символическая связь, до некоторой степени, напоминает косвенные ссылки (указатель на указатель). При создании мягкой связи с именем symlink из некоторой директории к файлу, заданному полным или относительным именем linkpath, в этой директории действительно создается новый файл типа "связь" с именем symlink со своими собственными индексным узлом и логическими блоками. При тщательном рассмотрении можно обнаружить, что все его содержимое составляет только символьная запись имени linkpath. Операция открытия файла типа "связь" устроена таким образом, что в действительности открывается не сам этот файл, а тот файл, чье имя содержится в нем (при необходимости рекурсивно!). Поэтому операции над файлами, требующие предварительного открытия файла (как, впрочем, и большинство команд операционной системы, совершающих действия над файлами, где операция открытия файла присутствует, но скрыта от пользователя), в реальности будут совершаться не над файлом типа "связь", а над тем файлом, имя которого содержится в нем (или над тем файлом, который, в конце концов, откроется при рекурсивных ссылках). Отсюда, в частности, следует, что попытки прочитать реальное содержимое файлов типа "связь" с помощью системного вызова read() обречены на неудачу. Как видно, создание мягкой связи, с точки зрения изменения логической структуры файловой системы, эквивалентно опосредованному проведению именованного ребра к уже существующему узлу через файл типа "связь" и неименованное ребро.

Создание символической связи не приводит к проблеме, связанной с удалением файлов. Если файл, на который ссылается мягкая связь, удаляется с физического носителя, то попытка открытия файла мягкой связи (а, следовательно, и удаленного файла) приведет к ошибке "Файла с таким именем не существует", которая может быть аккуратно обработана приложением. Таким образом, удаление связанного объекта, как упоминалось ранее, лишь отчасти и не фатально нарушит целостность файловой системы.

Неаккуратное применение символических связей пользователями операционной системы может привести к превращению логической структуры файловой системы из ациклического графа в циклический граф. Это, конечно, нежелательно, но не носит столь разрушительного характера, как циклы, которые могли бы быть созданы жесткой связью, если бы не был введен запрет на организацию жестких связей к директориям. Поскольку мягкие связи принципиально отличается от жестких связей и связей, возникающих между директорией и файлом при его создании, мягкая связь легко может быть идентифицирована операционной системой или программой пользователя. Для предотвращения зацикливания программ, выполняющих операции над файлами, обычно ограничивается глубина рекурсии по прохождению мягких связей. Превышение этой глубины приводит к возникновению ошибки "Слишком много мягких связей ", которая может быть легко обработана приложением. Поэтому ограничения на тип файлов, к которым может вести мягкая связь, в операционной системе UNIX не вводятся.

Для создания мягких связей применяются уже знакомая нам команда операционной системы ln с опцией -s и системный вызов symlink() . Надо отметить, что системный вызов symlink() также не требует предварительного открытия связываемого файла, поскольку он вообще не рассматривает его содержимое.

#include <unistd.h>
int symlink(char *pathname, 
            char *linkpathname);

Операция удаления связей и файлов. Системный вызов unlink() . При рассмотрении операции связывания файлов мы уже почти полностью рассмотрели, как производится операция удаления жестких связей и файлов. При удалении мягкой связи, т.е. фактически файла типа "связь", все происходит, как и для обычных файлов. Единственным изменением, с точки зрения логической структуры файловой системы, является то, что при действительном удалении узла, соответствующего файлу типа "связь", вместе с ним удаляется и выходящее из него неименованное ребро.

Дополнительно необходимо отметить, что условием реального удаления регулярного файла с диска является не только равенство 0 значения его счетчика жестких связей, но и отсутствие процессов, которые держат этот файл открытым. Если такие процессы есть, то удаление регулярного файла будет выполнено при его полном закрытии последним использующим файл процессом.

Для осуществления операции удаления жестких связей и/или файлов можно задействовать уже известную вам из семинаров 1–2 команду операционной системы rm или системный вызов unlink() .

Заметим, что системный вызов unlink() также не требует предварительного открытия удаляемого файла, поскольку после его удаления совершать над ним операции бессмысленно.

#include <unistd.h>
int unlink(char *pathname);

Практическое применение команд и системных вызовов для операций над файлами

Практическое использование изученных вызовов и команд обычно проводится по усмотрению преподавателя или собственному вашему усмотрению. Создайте жесткие и символические связи из вашей директории к другим файлам. Просмотрите содержимое директорий со связями с помощью команды ls -al. Обратите внимание на отличие мягких и жестких связей в листинге этой команды. Определите допустимую глубину рекурсии символических связей для вашей операционной системы.