Unix ファイルの種類

Unix の標準ファイルタイプは、POSIXで定義されているように、通常、ディレクトリ、シンボリックリンク、FIFO 特殊、ブロック特殊、文字特殊、ソケットの7 つです。^[1] OS 固有の実装によっては、POSIX で要求されているよりも多くのタイプが許可されます (例: Solaris のdoors )。ファイルのタイプは コマンドで識別でき、このコマンドはファイルシステムのアクセス許可フィールドの最初の文字にタイプを表示します。 ls -l

通常のファイルについては、Unixは内部ファイル構造を強制したり提供したりしないため、その構造と解釈はそれらを使用するソフトウェアに完全に依存する。^[2]ただし、コマンドを使用して、ファイルに含まれるデータのタイプfileを判別することは通常可能である。^[3]

stat構造体では、ファイルタイプと権限（モード）がst_mode ビットフィールドに一緒に格納され、そのサイズは少なくとも12ビット（7種類のファイルタイプの中からタイプを指定するための3ビット、権限用の9ビット）です。権限のレイアウトはPOSIXによって最下位9ビットと定義されていますが、残りは未定義です。^[1]

慣例により、モードは先頭のゼロのない 6 桁の 8 進数として書き出された 16 ビットの値です。フォーマット部分は先頭の 4 ビット (2 桁の 8 進数) を占め、"010" ( 2 進数では1000 ) は通常、通常のファイルを表します。次の 3 ビット (1 桁) は通常、setuid、setgid、stickyに使用されます。最後の部分は、権限を含むように POSIX によって既に定義されています。一般的なファイルの例は "100644" です。このフォーマットは、git、tar、arなどで見られます。 ^[4]

ファイルのタイプは、 のようなマクロを使用してテストできますS_ISDIR。このようなチェックは通常、モードをS_IFMT（多くの場合、先頭 4 ビットの規則では 8 進数 "170000"）でマスクし、結果が と一致するかどうかをチェックすることによって実行されますS_IFDIR。S_IFMTは POSIX のコア概念ではなく、X/Open System Interfaces (XSI) の拡張です。POSIXのみに準拠するシステムでは、他の方法を使用する場合があります。^[1]

たとえば、ls -l出力の 1 行を見てみましょう。

drwxr-xr-x 2 ルート ルート 0 1970年1月1日 ホーム

POSIXは^[5]長い形式（オプション）の出力形式を規定しています-l。特に、最初のフィールド（最初のスペースの前）は「ファイルモード文字列」と呼ばれます（ここではdrwxr-xr-x）。その最初の文字はファイルの種類（ここではディレクトリ）を表します。この文字列の残りの部分はファイルの権限dを示します。

のGNU coreutilsバージョンは、モード文字列を取得するために 、glibc関数（gnulibライブラリ^[6]lsで公開されている）の呼び出しを使用します。filemode()

FreeBSDはよりシンプルなアプローチを採用していますが、許可されるファイルタイプの数は少なくなっています。^[7]

最も一般的な特殊ファイルはディレクトリです。ディレクトリ ファイルのレイアウトは、使用するファイル システムによって定義されます。Unix ではネイティブと非ネイティブの両方の複数のファイル システムが使用できるため、ディレクトリ ファイルのレイアウトは 1 つではありません。

ディレクトリは、^[5]dの出力のモードフィールドの最初の文字としてでマークされるか、 でマークされる。例： ls -dlstat

$ ls -dl /
 d rwxr-xr-x 26 root root 4096 9月22日09:29 /

$ 統計 /
  ファイル： "/"
  サイズ: 4096 ブロック: 8 IO ブロック: 4096   ディレクトリ
デバイス: 802h/2050d Inode: 128 リンク: 26
アクセス: (0755/ d rwxr-xr-x) Uid: ( 0/ root) Gid: ( 0/ root)
...

シンボリック リンクは、別のファイルへの参照です。この特別なファイルは、参照先ファイルのパスのテキスト表現として保存されます (つまり、リンク先は相対パスである場合や、まったく存在しない場合もあります)。

シンボリックリンクは、モード文字列の最初の文字としてl（小文字の）でマークされます。たとえば、この短縮出力では次のようになります。^[5]Lls -l

l rwxrwxrwx ... termcap -> /usr/share/misc/termcap
 l rwxrwxrwx ... S03xinetd -> ../init.d/xinetd

Unix の強みの 1 つは、常にプロセス間通信です。OS が提供する機能の 1 つに、あるプロセスの出力を別のプロセスの入力に接続するパイプがあります。両方のプロセスが同じ親プロセス空間に存在し、同じユーザーによって開始されている場合は問題ありませんが、通信プロセスが FIFO (ここでは名前付きパイプと呼びます) を使用する必要がある状況があります。このような状況の 1 つは、プロセスを異なるユーザー名と権限で実行する必要がある場合です。

名前付きパイプは、ファイル システム内のどこにでも存在できる特別なファイルです。 コマンドを使用して作成できmkfifoますmkfifo mypipe。

名前付きパイプはp、モード文字列の最初の文字としてマークされます。たとえば、次の短縮ls -l出力のようになります。^[5]

p rw-rw---- ... マイパイプ

ソケットは、プロセス間通信に使用される特別なファイルであり、2 つのプロセス間の通信を可能にします。プロセスは、データの送信に加えて、およびシステム コールを使用して、Unix ドメイン ソケット接続を介してファイル記述子を送信できます。 sendmsg()recvmsg()

一方向のデータフローのみを許可する名前付きパイプとは異なり、ソケットは完全に二重化可能です。

ソケットはsモード文字列の最初の文字としてマークされます。例:

s rwxrwxrwx /tmp/.X11-unix/X0

Unix では、ハード ドライブなどのハードウェア デバイスも含め、ほとんどすべてのものがファイルとして扱われ、ファイル システム内に場所が存在します。大きな例外はネットワーク デバイスで、ファイル システムには表示されず、個別に扱われます。

デバイス ファイルは、デバイスへのアクセス権を適用し、ファイルに対する操作を適切なデバイス ドライバーに指示するために使用されます。

Unix では、キャラクタ デバイスとブロック デバイスを区別します。その区別は、おおよそ次のようになります。

• キャラクタデバイスは、シリアル入力ストリームのみを提供するか、シリアル出力ストリームのみを受け入れます。
• ブロックデバイスはランダムアクセス可能

たとえば、ディスク パーティションには、パーティション上のブロックへのバッファなしのランダム アクセスを提供するキャラクタ デバイスと、パーティション上のブロックへのバッファ付きランダム アクセスを提供するブロック デバイスの両方が存在する場合があります。

キャラクタデバイスはcモード文字列の最初の文字として が付き、ブロックデバイスは が付きますb。例えば、この短縮ls -l出力では次のようになります: ^[5]

c rw-rw-rw- ... /dev/null 
b rw-rw---- ... /dev/sda