Linux系统编程20 文件系统 - 空洞文件 分析 st_size，st_blksize，st_blocks

分析 off_t st_size 、blksize_t st_blksize， blkcnt_t st_blocks;

 struct stat {
           dev_t     st_dev;         /* ID of device containing file */文件所在设备的ID
           ino_t     st_ino;         /* inode number */节点号
           mode_t    st_mode;        /* protection */文件的类型和存取的权限
           nlink_t   st_nlink;       /* number of hard links */链向此文件的连接数(硬连接)
           uid_t     st_uid;         /* user ID of owner */
           gid_t     st_gid;         /* group ID of owner */
           dev_t     st_rdev;        /* device ID (if special file) */设备ID号，针对设备文件
           off_t     st_size;        /* total size, in bytes */文件大小，字节为单位
           blksize_t st_blksize;     /* blocksize for filesystem I/O */系统块的大小
           blkcnt_t  st_blocks;      /* number of 512B blocks allocated */文件所占块数

           /* Since Linux 2.6, the kernel supports nanosecond
              precision for the following timestamp fields.
              For the details before Linux 2.6, see NOTES. */

           struct timespec st_atim;  /* time of last access */最近存取时间
           struct timespec st_mtim;  /* time of last modification */最近修改时间
           struct timespec st_ctim;  /* time of last status change */

       #define st_atime st_atim.tv_sec      /* Backward compatibility */
       #define st_mtime st_mtim.tv_sec
       #define st_ctime st_ctim.tv_sec
       };

off_t st_size; /* total size, in bytes /文件大小，字节为单位
blksize_t st_blksize; / blocksize for filesystem I/O /系统块的大小
blkcnt_t st_blocks; / number of 512B blocks allocated */文件所占块数

很多人 就会以为

st_size = st_blocks * st_blksize

但是，是不正确的，这是Windows 系统的思想，在Windows 中，一个文件的size 值，实际上就是一个文件在磁盘中所占用的大小。但是在UNIX系统中 不是这样的，这种差异和文件系统有关，在UNIX系统中，st_size 值 只是一个文件的属性，而 st_blksize*st_blocks 才真正决定了该文件所占磁盘空间的大小。

实验1 ，空洞文件 证明 UNIX系统中 文件的大小和 文件所占用磁盘空间 不是对等的。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd;

	if(argc < 2)
	{
		fprintf(stderr,"Usage......\n");
		exit(1);
	}
	
	fd = open(argv[1],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0600);
	if(fd < 0)
	{
		perror("open()");
		exit(1);
	}	
	//生成空洞文件 5G
	lseek(fd, 5* 1024 *1024 *1024-1, SEEK_SET);
	write(fd,"",1);//执行一次系统调用 尾部写0，不然当前文件不占空间
	close(fd);

	exit(0);
}

mhr@ubuntu:~/work/linux/wenjianxitong/20$ gcc big.c 
big.c: In function ‘main’:
big.c:25:26: warning: integer overflow in expression [-Woverflow]
  lseek(fd, 5* 1024 *1024 *1024-1, SEEK_SET);
                          ^
mhr@ubuntu:~/work/linux/wenjianxitong/20$ 
mhr@ubuntu:~/work/linux/wenjianxitong/20$ 
mhr@ubuntu:~/work/linux/wenjianxitong/20$ ./a.out bigfile
mhr@ubuntu:~/work/linux/wenjianxitong/20$ 
mhr@ubuntu:~/work/linux/wenjianxitong/20$ stat bigfile 
  File: 'bigfile'
  Size: 1073741824	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: 801h/2049d	Inode: 12849444    Links: 1
Access: (0600/-rw-------)  Uid: ( 1000/     mhr)   Gid: ( 1000/     mhr)
Access: 2020-05-04 08:58:16.199732985 -0700
Modify: 2020-05-04 08:58:35.151295622 -0700
Change: 2020-05-04 08:58:35.151295622 -0700
 Birth: -
mhr@ubuntu:~/work/linux/wenjianxitong/20$ 

发现 Size 大小不是5G，说明警告中的 溢出 “整数溢出” 确实发生了。发生整数溢出的原因在于，在程序中，和数学 物理 之类学科是一样的，没有单位的数值是没有意义的，所以 代码

lseek(fd, 5* 1024 *1024 *1024-1, SEEK_SET);

中的数值，由于没有标出单位，系统会默认认为是有符号整形，所以数据这里会溢出，所以我们需要在这里将数据类型放大，

改：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd;

	if(argc < 2)
	{
		fprintf(stderr,"Usage......\n");
		exit(1);
	}
	
	fd = open(argv[1],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0600);
	if(fd < 0)
	{
		perror("open()");
		exit(1);
	}	
	//生成空洞文件 5G
	lseek(fd, 5LL* 1024LL *1024LL *1024LL-1LL, SEEK_SET);
	write(fd,"",1);
	close(fd);

	exit(0);
}

mhr@ubuntu:~/work/linux/wenjianxitong/20$ 
mhr@ubuntu:~/work/linux/wenjianxitong/20$ gcc big.c 
mhr@ubuntu:~/work/linux/wenjianxitong/20$ ./a.out bigfile
mhr@ubuntu:~/work/linux/wenjianxitong/20$ stat bigfile 
  File: 'bigfile'
  Size: 5368709120	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: 801h/2049d	Inode: 12849444    Links: 1
Access: (0600/-rw-------)  Uid: ( 1000/     mhr)   Gid: ( 1000/     mhr)
Access: 2020-05-04 08:58:16.199732985 -0700
Modify: 2020-05-04 09:04:27.883813275 -0700
Change: 2020-05-04 09:04:27.883813275 -0700
 Birth: -
mhr@ubuntu:~/work/linux/wenjianxitong/20$ 

这里的 size 的大小是正确的，Size: 5368709120 ，而发现这个5G大小的文件，在当前环境下所占用的磁盘空间是 8*512 4k 的大小。这里就说明了 UNIX系统中 文件的大小和 文件所占用磁盘空间 不是对等的。

Inode: 12849443 是一个文件的唯一的标识，相当于身份证号