28.3 Dateitypen

Alles ist Datei

Unter Unix gibt es bezüglich Dateisystemen die Philosophie, dass eigentlich alles als »Datei« bezeichnet wird, was sich im Dateisystem befindet. [Fn. Das ist nicht selbstverständlich. Beispielsweise befindet sich unter Windows das Verzeichnis C:\ auch im Dateisystem, ist aber keine Datei.] Unix-Anwender, die von Windows kommen, denken oft, dass nur reguläre Dateien (also ausführbare Programme, Text-Dateien etc.) »richtige« Dateien seien. Dies ist aber unter Unix nicht der Fall. Unter Unix sind beispielsweise auch Sockets, FIFOs, Verzeichnisse und Devices Dateien. [Fn. Unter Solaris kennt man auch Doors als Dateitypen.] Auch wenn Sie mit einigen Begriffen nach der Lektüre der früheren Kapitel schon einiges anfangen können, geben wir Ihnen im Folgenden eine zusammenfassende Übersicht.

28.3.1 Reguläre Dateien

In die Kategorie der regulären Dateien gehören alle Text- und Binärdateien – also zum Beispiel ausführbare Programme, Shellskripte, Konfigurationsdateien, Save- games (gespeicherte Spielstände aus Computerspielen) oder Library-Dateien. Ein unbedarfter Betrachter würde vielleicht im semantischen Unterschied dieser Dateien unterschiedliche Dateitypen ausmachen wollen. Jedoch kennt das Betriebssystem diese Unterschiede nicht, da im Zugriff auf diese Dateien abstrahiert und die Interpretation des Inhalts einem Benutzerprogramm überlassen wird.

Im Besonderen definiert sich ein Dateityp also nicht nur durch den Unterschied zwischen z. B. Text- oder Musikdateien, sondern aus Sicht des Betriebssystems.

28.3.2 Verzeichnisse

Verzeichnisse (engl. directories) stellen einen ganz eigenen Dateityp dar. Ein Verzeichnis beinhaltet die sogenannten Inode-Nummern der in diesem Verzeichnis befindlichen Dateinamen. Diese stellen Verweise auf die eigentlichen Dateien dar. Außerdem ist im Verzeichnis jeder darin enthaltenen Inode-Nummer mindestens ein Dateiname zugeordnet.

Dateien befinden sich demzufolge also nicht in einem Verzeichnis – das gaukelt Ihnen das System nur vor --, sondern an einem x-beliebigen Ort auf dem Speichermedium. Im Prinzip kann eine Datei also in mehreren Verzeichnissen gleichzeitig unter verschiedenen Namen existieren. Das Verzeichnis »weiß« nur, dass es einen Dateinamen »x« gibt, der auf einen Inode-Eintrag mit der Nummer »y« verweist.

Kopieren versus Verschieben

Wird also eine Datei innerhalb eines Dateisystems von einem Verzeichnis A in ein Verzeichnis B verschoben, so werden nur die Inode-Einträge der Verzeichnisse angepasst – die Daten selbst müssen nicht kopiert werden. Daher dauert ein Kopiervorgang mittels cp auch wesentlich länger als ein Verschiebungsvorgang mit dem Kommando mv, da beim Kopieren die Daten Byte für Byte kopiert werden müssen.

Wie Sie wissen, ist die Verzeichnisstruktur in Unix hierarchisch aufgebaut. Ein Verzeichnis kann Dateien jeglichen Typs und somit natürlich auch Unterverzeichnisse enthalten. In diesen können wiederum viele weitere Verzeichnisse, Unterverzeichnisse sowie reguläre Dateien liegen.

Abbildung 28.1 Hierarchie der Verzeichnisse

Ausgangspunkt der Hierarchie ist das bereits bekannte Wurzelverzeichnis. Im Verzeichnisbaum werden dabei auch alle anderen Dateisysteme, etwa das eines CD- Laufwerks oder ein NFS-Dateisystem, gemountet.

[»]Die Hierarchie eines Unix-Dateisystems ist im Filesystem Hierarchy Standard genau festgelegt. Diesen Standard finden Sie in Kapitel 6 zusammengefasst oder ausführlich unter www.pathname.com/fhs.

28.3.3 Links

Auf Dateien verweisen

Links sind Verweise auf andere Dateien oder sie stellen eine (weitere) Instanz für eine Datei dar. Links werden grundsätzlich in zwei Typen unterteilt: Hardlinks und Softlinks. Letztere werden oft auch als symbolische Links bezeichnet.

Ein symbolischer Link /cdrom wäre eine spezielle Datei mit /mnt/cdrom oder einem anderen Ziel als Inhalt. Greift ein Benutzer nun auf /cdrom zu, so merkt das Betriebssystem, dass es sich bei diesem Verzeichnis um einen Link handelt, und leitet den Benutzer entsprechend zum Ziel weiter.

Bei einem Hardlink handelt es sich dagegen nur um einen weiteren Dateinamen für eine bereits vorhandene Datei. Dieser Dateiname verweist auf den gleichen Inode-Eintrag des Dateisystems wie die Orginaldatei. Da jede reguläre Datei, etwa eine Textdatei, ein Verweis auf einen Inode-Eintrag ist, ist sie immer auch ein Hardlink.

ln

Links werden mit dem Tool ln erzeugt. Es können sowohl Soft- als auch Hardlinks erzeugt werden. Übergibt man als Parameter nur den Namen der Originaldatei und den Namen des neuen Links, so wird ein Hardlink erstellt. Fügt man hingegen die Option -s hinzu, wird ein Softlink erstellt.

Listing 28.17 Einen symbolischen Link erzeugen

$ echo "ABC" > datei
$ ln datei symlink_datei
$ cat symlink_datei
ABC
$ cd /etc
$ ls
X11
adduser.conf
adduser.message
afs
amd
astrocam.conf
...
$ ln -s /etc /tmp/symlink_etc
$ ls /tmp/symlink_etc
X11
adduser.conf
adduser.message
afs
amd
astrocam.conf
...
$ ln /etc /tmp/symlink_etc2
ln: /etc: is a directory

Softlinks (symbolische Links) können auf Dateien verweisen, die nicht mehr existieren. Sie können zudem auf Verzeichnisse verweisen, was mit Hardlinks nicht möglich ist.

Link-Count

Im Inode-Eintrag einer jeden Datei ist ein sogenannter Link-Count enthalten. Er gibt an, wie viele Dateinamen (Hardlinks) im Dateisystem auf den Inode-Eintrag verweisen. Damit kann das Betriebssystem zu jeder Zeit in Erfahrung bringen, ob überhaupt noch ein Dateiname in irgendeinem Verzeichnis auf diesen Inode-Eintrag verweist. Ist das nicht der Fall, können der Eintrag sowie die Datenbereiche, auf die er verweist, gelöscht werden. Somit steht der verwendete Speicherplatz wieder zur Nutzung durch andere Dateien zur Verfügung.

Wird eine Datei im Dateisystem erstellt, so erhält der entsprechende Link-Count den Wert »1«. Wird daraufhin noch ein zusätzlicher Hardlink auf diesen Inode-Eintrag erstellt, so erhöht der Dateisystem-Code im Kernel den Link-Count auf »2«. Löscht man nun einen dieser Hardlinks, sinkt der Wert wieder auf »1«. Löscht man den letzten Hardlink ebenfalls, so sinkt der Wert auf »0« und die Datei kann physisch gelöscht werden (z. B. durch Überschreiben mit neuen Daten).

Nehmen wir einmal die Datei /tmp/file als Beispiel. Sie hat einen Link-Count von »1«, da nur ein Dateiname auf diese Datei verweist. Erstellt man nun einen Hardlink auf diese Datei, zeigt ls den jetzt inkrementierten Wert des Link-Counts an.

Listing 28.18 Link-Count (Zweite Spalte der ls-Ausgabe)

$ touch file
$ ls -l file
-rw-------  1 cdp_xe  wheel  0 May  1 19:10 file
$ ln file fileb
$ ls -l file
-rw-------  2 cdp_xe  wheel  0 May  1 19:10 file

28.3.4 Sockets

Sockets sind nicht zwangsläufig im Dateisystem abgelegt – dies ist durch den Typ des Sockets bedingt. TCP/IP-Sockets liegen beispielsweise nicht im Dateisystem. Ausschließlich Unix-Domain-Sockets sind als Datei im Dateisystem zu finden. Programme können dann in diesen Socket schreiben (also senden) und aus ihm lesen (also empfangen). Dabei kann vom Programmierer je nach Wunsch eine Stream- oder eine Datagrammverbindung verwendet werden.

Dabei werden, wie Sie aus Kapitel 26, »Prozesse und IPC«, bereits wissen, die üblichen Socket-Syscalls genutzt, die auch bei TCP-Stream-Sockets und UDP-Datagramm-Sockets verwendet werden.

28.3.5 Named Pipes

Pipes kennen Sie bereits aus den Kapiteln zur Shell und zur Interprozess-Kommunikation. Named Pipes werden im Gegensatz zu einfachen Pipes als Datei im Dateisystem abgelegt. Pipes bieten dabei eine Kommunikationsmöglichkeit innerhalb einer Prozesshierarchie (unterhalb eines Session-Leader-Prozesses wie der Shell oder eines Dämonprozesses).

28.3.6 Gerätedateien

Gerätedateien (engl. device files) sind im Dateisystem unterhalb von /dev untergebrachte Dateien, die eine Hardwarekomponente repräsentieren. Eine solche Hardwarekomponente kann entweder real existieren oder nur virtueller Natur sein. Letzteres bezeichnet man als Pseudo-Device. Ein Pseudo-Device wäre beispielsweise /dev/null.

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