24-04-2025

• Files Directories and Inodes
  • Files - 1
    • Warum ist das wichtig?
  • Files - 2
  • Standard File Descriptors
    • Processes ans STDIN / STDOUT
• INODES
  • Index = Index Node
  • Wie benutzt das OS einen Inode?
  • Warum ist das wichtig?
  • The File Type
    • umask
  • Wie funktionieren die Zahlen
• Hardlink Count : Hardlinks
• Symbolic Links : Softlinks
• Inode Timestamps

Files Directories and Inodes

Files - 1

Für den Nutzer ist eine Datei eine Abstraktion, dieser sieht nur den Namen und ein icon

Darunter : Hardware in Blöcken, Pages, und Reiehen organisiert

• Schreiben passiert nur in Pages - 4KB

• Löschen passiert nur in Blöcken : 256KB - 64 Pages

Warum ist das wichtig?

• BetriebsSysteme tun so, als ob eine Datei einfach eine lineare Folge von Bytes ist.

• In Wirklichkeit liegt sie zerstückelt in Hardwareblöcken.

• Das **Dateisystem** kümmert sich darum, die physischen Speicherblöcke den logischen Dateiinhalten zuzuordnen.

Files - 2

Programme benötigen eine referenz zu den Files - nicht immer der Name

system level: file descriptor= int
C library level: file pointer= FILE *
C++ library level: file stream class= fstream
Java : file stream class= FileReader/Writer

Standard File Descriptors

Processes ans STDIN / STDOUT

STDIN (0,Keyboard) → PROCESS → STDOUT(1,terminal) || STDERR(2,terminal)

Important

Mit dem Pipe Symbol : | können wir Standard Inputs / Outputs umleiten >> / > / 2>

INODES

Index = Index Node

Important

DatenStruktur die Alle MetaDaten über eine Datei enthält, abern icht den Datei Namen

Jede Datei, und jedes Verzeichnis hat genau eine Inode.

💡 Stell dir den Inode wie einen „Personalausweis“ für die Datei vor:

• Er hat eine Nummer (Inode-Nummer)

• Er speichert Eigenschaften (Größe, Besitzer, Rechte)

• Er sagt, wo die Datei physisch auf der Platte liegt

Important

⚠️ Der Dateiname steht ==nicht== im Inode!

Der Name wird in einem Verzeichnis gespeichert, das auf die Inode-Nummer zeigt.

Wie benutzt das OS einen Inode?

1. Du tippst z. B. cat [[[[test]]]].txt.

2. Das Dateisystem schaut im Verzeichnis nach [[[[test]]]].txt und findet:

   → „Name [[[[test]]]].txt → Inode-Nummer 12345“

3. OS liest Inode 12345:

   • Sieht, dass der Besitzer user, Rechte rw-, Größe 512 Bytes, Blöcke [8, 9, 10].

4. OS lädt die Daten aus diesen Blöcken und gibt sie dir aus.

Warum ist das wichtig?

• Hardlinks: Mehrere Dateinamen können auf denselben Inode zeigen.

• Schnelles Metadatenlesen: ls -l muss nur Inodes lesen, nicht den Dateiinhalt.

• Rechteprüfung: Beim Öffnen prüft das OS Rechte im Inode.

• Platzfreigabe: Datei wird erst gelöscht, wenn nlink = 0 und keine Prozesse sie geöffnet haben.

struct stat {
ino_t st_ino;  // inode 
dev_t st_dev; // device of this file 
mode_t st_mode; // protection + file type 
nlink_t st_nlink; // number of hard links 
uid_t st_uid; // user ID of owner 
gid_t st_gid; // group ID of owner 
dev_t st_rdev; // device type (if inode device) 
off_t st_size; // total size, in bytes 
blksize_t st_blksize; // blocksize for filesystem I/O 
blkcnt_t st_blocks; // number of blocks allocated 
time_t st_atime; // time of last access 
time_t st_mtime; // time of last modification 
time_t st_ctime; // time of last change 
 
}

The File Type

umask

Die Standard Rechte-Maske für das erstellen neuer Files / Directories

Wie funktionieren die Zahlen

Each permission (read/write/execute) is one bit:

Permission	Binary	Octal value
r (read)	100	4
w (write)	010	2
x (exec)	001	1

A full set of rights for one user category (owner, group, others) is:

• rwx → 111 (binary) → 7 (octal)

Important

Sticky Bit : if the Sticky Bit is set, files or directories may be unlinked or renamed ==ONLY== by root or their owner.

Setting the ==Sticky Bit== : chmod 1777 testdir

Important

SETUID (Set User ID) ist ein spezielles Dateirecht unter Unix/Linux, das bewirkt, dass ein ==Programm beim Start mit den Rechten des Dateibesitzers== läuft – nicht mit den Rechten des Benutzers, der es startet.

Deshalb gibt es für jeden Prozess zwei User ID’s :

• RUID - Real User ID

• EUID - Effecive User ID

Normalerweise sind diese zwi gleich, falls aber das ==SETUID Bit gesetzt ist, dann ist EUID ID des Programm Owners

Somit kann passwd von einem regular User gestartet werden → Wechsel des Passwords, aber mit Rechten von root arbeiten.

Important

• Für SETUID setzt man im chmod vorne eine 4 (chmod 4755 file).

Important

• RGID the real GID

• EGID the effective GID

• SETGID funktioniert analog zu SETUID für Gruppenrechte: RGID/EGID und chmod mit einer führenden 2.

Hardlink Count : Hardlinks

Ein Hardlink Count ist ein Referenz Zähler, bei null: Datei wird gelöscht

• Verhalten: Mehrere Dateinamen (Links) zeigen direkt auf denselben Inode.

• Folge: Alle Links sind gleichwertig — es gibt kein „Original“.

• Löschen: Die Datei wird erst physisch gelöscht, wenn der Hardlink-Zähler (Reference Count) auf 0 fällt.

• Einschränkungen:

  • Nur innerhalb desselben Dateisystems möglich.

  • Meist nicht für Verzeichnisse erlaubt (außer . und ..).

Symbolic Links : Softlinks

• Verhalten: Ein Softlink ist eine **eigene Datei** mit eigenem Inode, der nur den Pfad zum Ziel speichert.

• Folge: Wenn das Ziel verschoben oder gelöscht wird, „bricht“ der Link (Broken Link).

• Flexibilität:

  • Kann auf Dateien **in anderen Dateisystemen** verweisen.

  • Kann auch auf Verzeichnisse zeigen.

Merkmal	Hardlinks	Softlinks
command	ln	ln -s
performance	schneller	langsamer
have a file type	nein	ja
reach across filesystems	nein	ja
to directories	nein	ja
distinguish original/link	nein	ja
traceable	nein	ja
may be broken	nein	ja

Important

. and .. are hardlinks for the current and parent directories respectively.

Inode Timestamps

• atime - access time

• ctime - time of last change of inode info

• mtime - time of last modification of the file’s data