文件系统

文件索引节点：inode

两部分纯数据区

文件真正的数据存储区、基本存储单位为block

元数据区

文件属性：磁盘中的存储位置、文件长度等信息
时间戳：atime（访问）、mtime（内容修改）、ctime（inode 状态变更）；ctime 不是创建时间，创建时间 btime 是否可用取决于文件系统和接口
读写权限：通常在 open 等获取访问权限时检查文件权限；后续 read/write 还受文件描述符访问模式等约束
所属组、所有者
链接数

挂载

挂载是一个非常重要的功能，使用非常频繁。它指将一个设备(通常是存储设备，可以挂载光盘、硬盘、磁带、光盘镜像文件等)挂接到一个已存在的目录上，那么，你访问这个目录就是访问这个设备（这个目录可以不为空，但挂载后这个目录下以前的内容将不可用），一个目录一旦成为"挂载点"，该目录下看到的内容，来自"被挂载的文件系统"，与父目录的存储介质完全无关。

挂载需要有 挂载源（设备）和 挂载点（目录）

/var             → /dev/mtdblock5  (JFFS2 flash)
/var/run         → tmpfs           (RAM)
/var/run/hdd0    → /dev/sda2       (HDD / ext2)

进程间通信

通过文件
通过内核
共享内存

匿名管道

Linux 匿名管道提供单向、基于内核缓冲的字节流通信，常通过 fork 继承描述符使用。读写只在特定条件下阻塞，也可设置 O_NONBLOCK；应关闭不需要的描述符以正确触发 EOF 或 SIGPIPE。

匿名管道的基本用法

创建匿名管道

int pipe_fd[2];
pipe(pipe_fd);   // pipe_fd[0] = 读端, pipe_fd[1] = 写端

fork 之后由父子进程各关闭不需要的端口

写数据的进程：关闭读端
读数据的进程：关闭写端

否则 read/write 行为会受到影响（例如 EOF 不会出现）

父子通过 read / write 进行通信

write(pipefd[1], buf, n)
read(pipefd[0], buf, n)

匿名管道的阻塞行为（重点）

Write 可能阻塞的情况：

管道缓冲区已满时，write 阻塞，只有当读进程读走数据后，write 才能继续

Read 可能阻塞的情况：

管道缓冲区为空 → read 阻塞，直到写进程写入更多数据
写端全部关闭且缓冲区数据已读完时，read 才返回 0（EOF）；剩余数据仍可先被读出

匿名管道的注意事项

必须正确关闭端口，否则会出现以下情况：
1. 读端不关闭写端 ⇢ 读不到 EOF，一直阻塞
2. 写端进程保留多余读端 ⇢ 真正读者退出后仍不触发 SIGPIPE/EPIPE，写满后可能一直阻塞
管道容量有限；很多 Linux 配置默认 16 页，但可能受内核版本和资源限制影响，可用 F_GETPIPE_SZ 查询，不能硬编码为 64 KiB
匿名管道没有用于重新 open 的路径；但可通过 Unix 域 socket 的 SCM_RIGHTS 把描述符传给非亲缘进程，因此不是绝对不能用于非亲缘进程
多个写端写入时是原子化的？
1. 不超过 PIPE_BUF（Linux 为 4096 字节）的单次写入保证不与其他写者交错；非阻塞且空间不足时会返回 EAGAIN
2. 大写可能导致数据交错
管道是流式无格式通信，没有消息边界，需要自己定义协议格式（分包、长度）

问：如果读端进程已经关闭（close(pipefd[0])），写进程继续 write 会发生什么？

答 write 失败，收到 SIGPIPE

因为匿名管道有一个特殊规则：

规则：当所有读端被关闭时：
- write 不再阻塞
- 向调用进程产生 SIGPIPE 信号
- 若该信号被忽略、阻塞或处理后返回，write 才有机会返回 -1 并设置 errno 为 EPIPE
  - → 如果进程没有处理该信号，会被终止！
- 这就是“Broken Pipe”错误的来源。

写端写管道时，如果所有读端都关闭，write 不会阻塞，而是立即失败，并收到 SIGPIPE。

例如：

每个进程各关闭一端，我们强制建立了一个明确的单向通信流：子进程 -> 父进程。

对于读者（父进程）： 只有当所有指向管道写端的文件描述符都被关闭时，读者在读取管道时才会接收到 EOF（文件结束符）。如果父进程不关闭自己的 fds[1]，那么即使子进程退出了（关闭了它的 fds[1]），管道的写端依然被父进程自己持有着。这样，父进程在读取 fds[0] 时永远不会拿到 EOF，可能会导致程序死锁，一直在等待永远不会到来的数据。
对于写者（子进程）： 如果读者（父进程）关闭了读端，子进程再尝试写入数据时，操作系统会向子进程发送 SIGPIPE 信号，表明管道已断开。

命名管道 FIFO

与匿名管道不同，有文件名，FIFO最大的特性就是每个FIFO都有一个路径名与之相关联，从而允许无亲缘关系的任意两个进程间通过FIFO进行通信。

int mkfifo(const char * pathname,mode_t mode);

特点

使用方式像文件，但不能 seek，你可以通过：

open()
read()
write()
close()

但不能lseek,因为 FIFO 是流式文件，没有偏移量。

进入 FIFO 的数据顺序，就是读出的顺序。
管道一样，FIFO仅提供半双工的数据通信

open 行为会阻塞

以下讨论阻塞模式。加 O_NONBLOCK 时，只读 open 可立即成功；只写 open 在没有读端时失败并返回 ENXIO。

打开 FIFO 的读端，如果没有写端打开 → 阻塞

int fd = open("fifo", O_RDONLY);  // 没有写端

会阻塞，直到有进程打开写端为止。

打开 FIFO 的写端，如果没有读端打开 → 阻塞

int fd = open("fifo", O_WRONLY);  // 没有人读

也会阻塞，直到读端出现。

⚠️ 这是命名管道区别于匿名管道的重要特性！！！
匿名管道是在父子进程中自然同时存在读写端，而 FIFO 是“双方需要主动 open”，因此更容易阻塞。

PIPE 与 FIFO 的共同点

内核实现层面：本质是同一套机制
- 内核维护的一块 环形缓冲区
- 使用内存页保存管道数据；不能等同于普通文件的 Page Cache，数据不会写入 FIFO 路径对应的存储文件
- 通过 等待队列 + 锁 实现同步与阻塞
都是“流式文件”（Stream）
- 不支持 lseek
- 只能顺序读 / 顺序写
都是 FIFO（先进先出）
- 先写入的数据，先被读出
- 没有消息边界（除非你自己定义协议）

共享内存

D-BUS

D-BUS（Desktop Bus）是一种“消息总线式”的进程间通信（IPC）机制。用于让不同进程互相通信

特点：

多个进程共享一个“软件总线”
广播消息
点对点：A 进程直接发给 B 进程

System Bus（系统总线） +

UDS

UNIX domain socket：允许位于同一主机系统上的进程之间相互通信的

struct sockaddr_un {
    sa_family_t sun_family;     /* Address family (AF_UNIX) */
    char        sun_path[108];   /* Path name */
};

#define SOCKET_PATH "/tmp/uds_socket"
#define BUFFER_SIZE 1024
int server_fd;
struct sockaddr_un server_addr;
char buffer[BUFFER_SIZE];

// 创建 Unix 域套接字
server_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
if (server_fd == -1) {
    perror("socket");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

// 初始化服务器地址结构
memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
server_addr.sun_family = AF_UNIX;
strncpy(server_addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(server_addr.sun_path) - 1);
// 绑定套接字到地址
if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) {
    perror("bind");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

时间

设置时区

下面是该开发板所用 libc／根文件系统约定的 /etc/TZ -> /tmp/TZ 配置，不是所有 Linux 通用。glibc 系统通常读取 TZ 环境变量或 /etc/localtime，不能只创建 /etc/TZ 就假定生效。

[root@Ingenic-uc1_1:~]# ls -l /etc/TZ
lrwxrwxrwx    1 root     root             9 Aug 15 11:20 /etc/TZ -> ../tmp/TZ
[root@Ingenic-uc1_1:~]# cat /tmp/TZ
GMT-08:00

需要注意的是，POSIX TZ 的正负号和我们日常说的 UTC 偏移方向是反的。

查看时间

date

-u 查看的是UTC 时间

[root@Ingenic-uc1_1:~]# date
Fri Sep 11 10:07:01 GMT 2026
[root@Ingenic-uc1_1:~]# date -u
Fri Sep 11 02:07:25 UTC 2026

获取时间

如果通过 TZ 配置了时区，比如东八区，那么按标准 Linux/POSIX 的用法：

获取 UTC 时间：用 gmtime() / gmtime_r()

获取 东八区本地时间：用 localtime() / localtime_r()

time_t now = time(NULL);

struct tm utc_tm;
struct tm local_tm;

gmtime_r(&now, &utc_tm);        // UTC+0
localtime_r(&now, &local_tm);   // 根据 TZ 转成本地时间

参考：pipe(7)；unix(7)；inode(7)；tzset(3)。

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匿名管道#

匿名管道的基本用法#

匿名管道的阻塞行为（重点）#

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命名管道 FIFO#

特点#

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PIPE 与 FIFO 的共同点#

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