18.1-2 i-node 和链接
i-node
i 节点一般写作 i-node，中间有个短横线。i-node 表的编号开始于 1，因为 0 用来表示未使用的条目，然后 i-node 1 用来记录文件系统的坏块，i-node 2 用来记录根目录，即 /。由于可能有多个路径不同、名称不同的文件（通过硬链接）指向同一个 i-node，因此 i-node 中并不记录本文件的名称。
符号链接
符号链接的所有权和权限在大多数情况下会被忽略。仅在符号链接所在目录具有粘着位，又要删除或者重命名符号链接时，才会考虑符号链接本身的所有权。
符号链接解引用的次数是有限的，SUSv3 规定对路径中的每个符号链接部件至少 _POSIX_SYMLOOP_MAX 即 8 次。内核 2.6.18 之前，Linux 最多支持 5 次，2.6.18 时支持了 8 次。Linux 还规定一个完整路径中符号链接引用解除次数最多 40 次。
符号链接使用 symlink 创建，使用 readlink 读取。
link 和 unlink（不会解除符号链接引用）
link 创建（硬）链接，unlink 解除链接（也就是删除文件）。SUSv3 规定 link 要解符号链接引用，但是 Linux 并没有这样实现。现在 SUSv4 规定 link 调用是否解除链接由实现定义。
unlink 不会对符号链接解引用（SUSv3 在 Linux 上也没有歧义？）。
rename（不会解除符号链接引用）
这个系统调用可以重命名文件或者目录，其实际效果是移动文件，但是又和 mv 命令有些不同。第一，rename 两个参数要么都是目录名，要么都不是目录名，不像 mv 默认行为那样当第二个参数为已存在的目录名时，会将第一个参数移动到第二个目录中去。mv 其实也有 -T 参数，这样就和 rename 的语义一样：如果 oldpath 是文件夹，newpath 也是文件夹，假设 oldpath 存在，只有当 newpath 存在、为空、进程有权限将其删除，或者 newpath 不存在当进程有权限创建时才能重命名文件夹。第二，oldpath 和 newpath 必须存在于同一个文件系统内，mv 命令则做了包装，在遇到跨文件系统拷贝时实际上是先复制再删除旧文件。
rename() 系统调用对其两个参数中的符号链接均不进行解引用。
mkdir 和 rmdir（不会解除符号链接引用）
mkdir 需要路径名 pathname 和文件创建模式 mode。对于 mode 参数，在 Linux 中：
- set-user-ID 始终关闭，因为对目录没用。
- set-group-ID 被忽略，转而按照父目录中的 set-group-ID 位来传播。（所以第一次使用 set-group-ID 需要在创建目录后显式设置，要分两步。）
- 粘滞位被尊重。
- 新创建目录的权限（9 位）受到父目录默认型 ACL 或者进程当前 umask 的影响。
SUSv3 明文规定，
mkdir()对 set-user-ID、set-group-ID 以及粘滞位的处理方式由实现定义。
rmdir 要删除的目录必须是空的，而且 rmdir 不会对符号链接解引用。
remove（不会解除符号链接引用）
此函数由 stdlib.h 提供，在文件为文件夹时调用 rmdir，否则调用 unlink。
读目录 opendir 和 readdir
追踪目录类型用的是 DIR *，这个和 C 语言标准库中的 FILE * 非常相似。用 opendir 按名字打开目录、用 fopendir 按 fd 打开目录。不过使用 fopendir 之后，目录就应该由 DIR * 结构管理，在用 closedir 关闭目录的时候，内层的 fd 也会被关闭，不能被再次使用，我们也不需要手动对 fd 关闭。opendir 还会默认为和目录关联的文件描述符设置 FD_CLOEXEC 标志，以保证在执行 exec() 时自动关闭该文件描述符。
因为目录流和 fd 是有关联的，所以可以通过系统调用 dirfd 来获取目录流对应的 fd，就像 fileno 可以获取文件流对应的 fd 一样。比如，可以将 dirfd 返回的 fd 传给 fchdir。
每次调用对 DIR * 调用 readdir 都会返回一个 struct dirent *，其中至少有 i-node 号和文件名信息，其他信息在不同的 UNIX 系统中各有补充。这个结构是静态分配的，不需要我们 free。
readdir 是不可重入的，但是对同一个目录打开多个目录流则相互不会影响，可以保证线程安全（就像文件流一样）。有一个可重入的版本是 readdir_r，需要我们提前分配好内存（需要使用到 offsetof 这个宏来保证兼容性，因为 d_name 这个字段的值是可变长的、放在结构体最后的，但是前面有多少个属性在不同平台上会有不一样），但是因为其实现的原因（比如不支持非常长的文件名等），已经不推荐使用。
readdir 返回的文件名没有经过排序。scandir 返回的文件名经过了排序。
文件树遍历：nftw
#include <ftw.h>
int nftw(const char *dirpath,
int (*fn)(const char *fpath, const struct stat *sb,
int typeflag, struct FTW *ftwbuf),
int nopenfd, int flags);
ftw 是 file tree walk，nftw 加了 n 可能表示 new。默认情况下，nftw 执行的是前序遍历，也就是先遍历目录本身，再去遍历目录中的文件和文件夹。
nftw 的参数
第 1 个参数是要遍历的目录。第 2 个参数是回调。
第 3 个参数是允许 nftw 打开的文件描述符的数量，如果 nftw 打开的文件描述符快要超过给定的数量限制，就会记录信息然后关闭一部分文件描述符。书中认为，现在的操作系统上这个值可以给的高一些，比如 10 或者更多。
第 4 个参数 flags 可以用以下常量的按位或组成：
FTW_CHDIR是每次执行回调之前都改变当前文件夹。FTW_DEPTH是后序遍历。FTW_MOUNT是指不会进入另外一个文件系统，也就是如果一个目录是挂载点，就不会深入遍历。FTW_PHYS会告诉 nftw 遍历的时候不要对符号引用解引用。
nftw 回调函数的参数
nftw 回调函数的第 3 个参数 typeflag 给出了当前文件的信息，可能是以下值之一：
FTW_D目录。FTW_DNR不能遍历的目录。FTW_DP正在对一个目录进行后序遍历，当前项是一个目录，其所包含的文件和子目录已经处理完毕。FTW_F该文件的类型是除目录和符号链接以外的任何类型。FTW_NS对该文件调用stat()失败，可能是因为权限限制。const struct stat *sb中的值未定义。FTW_SL符号链接，仅当标志 FTW_PHYS 存在的时候才可能出现这个类型。FTW_SLN悬空的符号链接。
第 4 个参数 ftwbuf 所指向的类型定义如下：
struct FTW {
int base; // basename
int level; // 文件遍历深度
};
回调函数返回 0 表示继续遍历，返回非 0 表示停止遍历，结束整个遍历操作。不过，始于 2.3.3 版本，glibc 允许在 ntfw()的 flags 参数中指定一个额外的非标准标志 FTW_ ACTIONRETVAL，有了这个标志则能够实现更加精细的控制（就像 Java 的 Files.walkFileTree 一样），详见手册。
当前工作目录
使用 getcwd 可以获取当前的工作目录。getcwd 有一些限制，内核中 getcwd 的实现是用了一个页面来存放信息，所以在一般页面上（4KB）只能存储 4096 个字节的长度，这导致工作目录路径超过这个限制时会被截断。
还有一种方式是使用 readlink 去读取 /proc/PID/cwd 的值，也能获取当前的工作目录。这需要是进程本身，或者有 CAP_SYS_PTRACE 能力才能读取。
可以用 chdir 或者 fchdir 来改变当前的工作目录。
进程的根目录
特权级进程（CAP_SYS_CHROOT）可以使用 chroot 可以修改进程的根目录，所有绝对路径将从给定的位置开始查找。正因为进程的根目录可能有差异，所以 /proc/PID/root 中还包含了进程的根目录信息。
使用 chroot 改变进程的根目录可以创建出一个监禁区，这样进程对文件的访问就将局限于这个文件夹中（根目录的父目录就是根目录本身，所以用简单方法无法逃出这个文件夹）。不过 chroot 并不是绝对安全的。比如 chroot 没有改变进程的工作目录、如果进程持有监禁区外的文件的 fd 就能配合 fchdir 越狱成功、可以通过 UNIX 域套接字从其他进程接受来自监禁区外的文件描述符。
Tip
在一些 BSD 衍生系统上，有 jail 系统调用能够创建出一个对特权级进程也安全的监禁区。
解析路径
stdlib.h 中的 realpath 可以解析路径字符串中的 . 和 ..。
libgen.h 中还有 dirname 和 basename 两个函数，可以获取路径的分量。dirname 返回的路径不一定是绝对路径，如果需要的话还需要用 realpath 将其转换成绝对路径。