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文件操作是操作系统为用户程序提供的重要功能。用户程序通过系统调用与操作系统内核交互,内核再执行具体的文件输入输出操作。文件操作主要包括打开关闭、读写、定位和属性管理四大类,这些操作构成了文件系统的核心功能。
文件打开是文件操作的第一步。系统首先解析文件路径,查找对应的索引节点,然后分配文件描述符,在文件描述符表中建立表项,指向系统文件表,系统文件表再指向索引节点表。文件关闭时,系统会释放这些资源,清理缓冲区,并更新文件的访问时间等属性信息。
文件读写是文件操作的核心功能。数据在用户空间、内核缓冲区和磁盘存储之间流动。读操作时,数据从磁盘加载到内核缓冲区,再复制到用户空间。写操作则相反。文件指针记录当前读写位置,每次操作后自动更新。系统提供多种读写模式,包括只读、只写、读写和追加模式,满足不同的应用需求。
文件定位操作允许程序控制文件读写指针的位置。lseek函数接受文件描述符、偏移量和起始位置三个参数。SEEK_SET表示从文件开头定位,SEEK_CUR表示从当前位置定位,SEEK_END表示从文件末尾定位。通过灵活使用这些定位方式,程序可以实现随机访问文件的任意位置,这对于数据库和索引文件等应用非常重要。
文件属性操作管理文件的元数据信息。文件属性包括权限、大小、时间戳、所有者等信息。权限用二进制位表示,读写执行分别对应4、2、1。系统提供stat函数获取属性,chmod函数修改权限,chown函数修改所有者。时间戳包括访问时间、修改时间和状态改变时间,系统会自动维护这些时间信息,帮助用户了解文件的使用情况。