Мир на трёх кашалотах мается
2. Файлы

Содержание

• Что такое файл
• Классификация файлов
• Каталоги
• Символические ссылки
• Файлы устройств
• Каналы и сокеты
• Обычные файлы
• Еще раз об именах
• Право на файл
• О времени и о файле

Как уже говорилось в предыдущей главе, все, что существует во FreeBSD в статическом виде, являет собою файлы. Собственно, использование файловой системы как универсального интерфейса доступа ко всему, чему угодно — от устройств, физически подсоединенных к машине, до процессов, в системе протекающих, — и есть один из критериев Unix-подобия любой ОС, в том числе и нашей. Так что пора рассмотреть вопрос о том,

Что такое файл

В литературе можно встретить определение файла как именованной области на диске для хранения данных. Однако это не так. Ибо файл — это отнюдь не область, расположен он не всегда на диске и уж ни в коей мере не привязан к какому-то имени.

В самом общем виде файл можно определить (хотя это — лишь мое скромное мнение) как некую последовательность байтов, идентифицируемую тем или иным образом. Причем имя файла, как скоро станет ясным, отнюдь не единственный и даже не главный способ его идентификации. А то, где хранится эта самая байт-последовательность, и какая именно информация передается теми самыми байтами, — предмет совершенно особого разговора; так, в одной из ближайших глав мы увидим, что файлы могут храниться и в оперативной памяти.

Предложенное определение может быть применено к любой операционной системе. Конкретно же в Unix'ах всякого рода (сиречь POSIX-совместимых ОСях) к этому следует прибавить, что файл состоит как бы из двух частей, не обязательно находящихся в одном месте (а в общем случае — как раз разобщенных).

Первая часть файла — так называемая область метаданных, именуемая по-английски inode (index node или information node — мне встречались обе расшифровки). Нормального русского эквивалента для этого термина не придумано (выражения типа "информационный узел" вряд ли прояснят существо дела, а "индексный дескриптор" назвать русским выражением трудно), и потому далее он будет использоваться без перевода. В inode содержатся некоторые сведения о файле (именуемые атрибутами файла), как то:

• идентификаторы файла и устройства, на котором он расположен;
• тип файла;
• счетчик ссылок;
• его размер;
• атрибуты принадлежности, доступа, режима и времени.

Все эти характеристики файла будут рассмотрены в следующих разделах этой главы.

Область данных файла заключает в себе собственно ту информацию, для хранения которой файл и предназначен. Она может быть самой различной — текстовые символы, двоичные коды и многое, многое другое. Однако характер этой информации для операционной системы POSIX-типа безразличен (чего нельзя сказать о пользовательских приложениях) — она воспринимает их просто как последовательность байтов.

Внимательный читатель, привыкший под влиянием DOS/Windows к трактовке файлов в качестве именованных документов, обратил внимание на то, что среди атрибутов файлов нет одного, казалось бы, самого важного, — имени файла. Каким же образом система отличает один файл от другого?

Цели идентификации файлов служат числа, которые, как это ни странно, так и называются — идентификаторы. Таковых — два: идентификатор устройства и собственно идентификатор файла. Со вторым все более-менее понятно — это просто порядковый номер (с некоторыми оговорками). И номер этот — уникален для файловой системы. Именно по нему ОС считывает информацию из конкретного файла — то есть из области его данных, поставленных в однозначное соответствие с файловым ID из inode.

А понятие идентификатора устройства требует некоторого пояснения. В разговоре об инсталляции системы было упомянуто о том, что FreeBSD может быть установлена (и, как правило, устанавливается) на несколько разделов. И каждый из этих разделов будет нести свою файловую систему, образующую отдельные ветви единого файлового древа.

Так вот, нумерация файлов в каждом таком разделе — независима от других, начинаясь с 2 (идентификатор "локального" корня). И потому в каждой ветви файловой системы могут быть (и неизбежно будут) файлы с одинаковыми идентификаторами. Чтобы отличать их друг от друга, и введен такой атрибут — идентификатор устройства.

Файлы существуют в том числе и для того, чтобы пользователь с ними работал — открывал, просматривал, редактировал, и т.д. А из предыдущей главы мы уже знаем, что все эти действия осуществляются процессами. То есть каждый процесс имеет некий набор открытых им файлов. Однако легко представить себе ситуацию, при которой два и более процесса открывают один и тот же файл. Как они различаются? — ведь inode открытого файла по определению один, а имя файла в контексте процесса также не фигурирует.

Для этой цели предназначены т.н. файловые дескрипторы, которые не следует путать с дескрипторами индексными (сиречь inodes). Файловые дескрипторы (в дальнейшем условимся называть их дескрипторами просто) — это также числовые идентификаторы, которые присваиваются файлам по мере открытия их данным процессом. Причем нумерация их для каждого процесса — отдельная. То есть файл с inode xxx, открытый процессом A, получит дескриптор M, а в процессе B ему же будет присвоен дескриптор N.

Однако одинаковые дескрипторы для одних и тех же файлов также не запрещаются. Примером чему — имеющие особое значение имеют дескрипторы 0, 1 и 2. В любом процессе они присваиваются фиксированным файлам устройств — стандартного ввода, стандартного вывода и стандартного потока ошибок (/dev/stdin, /dev/stdout, /dev/stderr, соответственно). К ним мы еще вернемся, а пока достаточно запомнить, что в случае настольной персоналки для ввода данных в процесс стандартно служит устройство под названием "клавиатура", а вывод процесса осуществляется на экран монитора (куда по умолчанию валятся и все сообщения об ошибках).