Linux系统及其组成

操作系统的作用

　　操作系统（OS）是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。

Linux操作系统组成

　　一个典型的Linux操作系统组成为：Linux内核，文件系统，命令行shell，图形界面和桌面环境，并包各种工具和应用软件。

• Linux内核: Linux操作系统的核心代码

• 文件系统：通常指称管理磁盘数据的系统，可将数据以目录或文件的型式存储。每个文件系统都有自己的特殊格式与功能

• shell命令： 接收用户命令，然后调用相应的应用程序，并根据用户输入的指令来反馈给用户指定的信息。

shell命令

文件操作命令

• Linux下的目录结构

IO

定义

• 在内存中存在数据交换的操作认为是IO操作，比如和终端交互，和磁盘交互，和网络交互等

程序分类

• IO密集型程序：在程序中有大量IO操作，而CPU运算较少。消耗CPU较少，耗时长
• 计算密集型程序：程序运行中计算较多，IO操作相对较少。CPU消耗多，执行速度快，几乎没有阻塞。

文件

　　文件是保存在持久化存储设备(硬盘、U盘、光盘..)上的一段数据。从格式编码角度分为文本文件（打开后会自动解码为字符）、二进制文件(视频、音频等)。在Python里把文件视作一种类型的对象，类似之前学习过的其它类型。

字节串（bytes）

 　　在python3中引入了字节串的概念，与str不同，字节串以字节序列值表达数据，更方便用来处理二进程数据。因此在python3中字节串是常见的二进制数据展现方式。

• 普通的ascii编码字符串可以在前面加b转换为字节串，例如：b\’hello\’
• 字符串转换为字节串方法 ：str.encode()
• 字节串转换为字符串方法 : bytes.decode()

 文件读写

【1】打开文件

file_object = open(file_name, access_mode=\'r\', buffering=-1)
功能：打开一个文件，返回一个文件对象。
参数：file_name  文件名；
     access_mode  打开文件的方式,如果不写默认为‘r’ 
          文件模式                        操作
              r                    以读方式打开 文件必须存在
              w                    以写方式打开
                                   文件不存在则创建，存在清空原有内容 
              a                    以追加模式打开 
              r+                   以读写模式打开 文件必须存在
              w+                   以读写模式打开文件
                                   不存在则创建，存在清空原有内容
              a+                   以读写模式打开 追加模式
              rb                   以二进制读模式打开 同r
              wb                   以二进制写模式打开 同w
              ab                   以二进制追加模式打开 同a
              rb+                  以二进制读写模式打开 同r+
              wb+                  以二进制读写模式打开 同w+
              ab+                  以二进制读写模式打开 同a+
     buffering  1表示有行缓冲，默认则表示使用系统默认提供的缓冲机制。
返回值：成功返回文件操作对象。

打开文件示例：

 1 # 打开文件
 2 
 3 # f = open(\'a.py\',\'r+\') # 要求文件存在
 4 # f = open(\'a.py\',\'w\') # 文件不存在创建存在清空
 5 # f = open(\'a.py\',\'a\') # 文件不存在创建,存在追加
 6 
 7 # f = open(\'a.py\',\'rb\') # 加b后续的读写都以字节串操作
 8 
 9 """
10 所有文件都可以用二进制方式打开(b)
11 但是二进制格式文件则不能用文本方式打开(后续读写出错)
12 """
13 f = open(\'mm.jpg\',\'r\')
14 
15 # 通过f 进行读写操作
16 
17 # 关闭 文件对象
18 f.close()

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【2】读取文件

read（[size]）

功能：来直接读取文件中字符

参数：如果没有给定size参数（默认值为-1）或者size值为负，文件将被读取直至末尾，给定size最多读取给定数目个字符（字节）。

返回值：返回读取到的内容

　　注意：文件过大时不建议直接读取到文件结尾，读到文件结尾会返回空字符串。

readline（[size]）

功能：用来读取文件中一行

参数：如果没有给定size参数（默认值为-1）或者size值为负，表示读取一行，给定size表示最多读制定的字符（字节）。

返回值：返回读取到的内容

readlines（[sizeint]）

功能：读取文件中的每一行作为列表中的一项

参数：如果没有给定size参数（默认值为-1）或者size值为负，文件将被读取直至末尾，给定size表示读取到size字符所在行为止。

返回值：返回读取到的内容列表

文件对象本身也是一个可迭代对象，在for循环中可以迭代文件的每一行

for line in f:
     print(line)

读写文件示例：

 1 # 打开文件
 2 f = open(\'Install.txt\',\'r\')
 3 
 4 # 读取文件
 5 # data = f.read()
 6 # print(data)
 7 
 8 # 循环读取文件内容
 9 # while True:
10 #     # 如果读到文件结尾 read()会读到空字符串
11 #     data = f.read(1024)
12 #     # 读到结尾跳出循环
13 #     if not data:
14 #         break
15 #     print(data)
16 
17 # 读取文件一行内容
18 # data = f.readline(5)
19 # print(data)
20 # data = f.readline(5)
21 # print(data)
22 
23 # 读取内容形成列表
24 # data = f.readlines(20)  # 读取前20个字节所在的所有行
25 # print(data)
26 
27 # 使用for循环读取每一行
28 for line in f:
29     print(line)  # 每次迭代到一行内容
30 
31 
32 # 关闭
33 f.close()

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【3】写入文件

write（string）

功能：把文本数据或者二进制数据块的字符串写入到文件中去

参数：要写入的内容

• 如果需要换行要自己在写入内容中添加 \n

writlines（str_list）

功能：接受一个字符串列表作为参数，将他们写入文件

参数：要写入的内容文件

写入文件示例：

 1 # 打开文件
 2 # f = open(\'a.py\',\'a\')
 3 f = open(\'a.py\',\'w\')
 4 
 5 # 写操作
 6 # f.write("hello 死鬼\n")
 7 # f.write("哎呀,干啥\n")
 8 
 9 # 将列表中每一项分别写入文件内
10 l = [\'hello world\n\',\'hello kitty\n\']
11 f.writelines(l)
12 
13 
14 # f.close()

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【4】关闭文件

打开一个文件后我们就可以通过文件对象对文件进行操作了，当操作结束后使用close()关闭这个对象可以防止一些误操作，也可以节省资源。

file_object.close()

【5】with操作

　　python中的with语句使用于对资源进行访问的场合，保证不管处理过程中是否发生错误或者异常都会执行规定的“清理”操作，释放被访问的资源，比如有文件读写后自动关闭、线程中锁的自动获取和释放等。

with语句的语法格式如下：

with context_expression [as target(s)]:
    with-body

通过with方法可以不用close()，因为with生成的对象在语句块结束后会自动处理，所以也就不需要close了，但是这个文件对象只能在with语句块内使用。

with open(\'file\',\'r+\') as f:
    f.read()

　　注意

1. 加b的打开方式读写要求必须是字节串
2. 无论什么文件都可以使用二进制方式打开，但是二进制文件使用文本方式打开读写会出错

其他操作

刷新缓冲区

　　缓冲：系统自动的在内存中为每一个正在使用的文件开辟一个缓冲区，从内存向磁盘输出数据必须先送到内存缓冲区，再由缓冲区送到磁盘中去。从磁盘中读数据，则一次从磁盘文件将一批数据读入到内存缓冲区中，然后再从缓冲区将数据送到程序的数据区。

刷新缓冲区条件：

1. 缓冲区被写满
2. 程序执行结束或者文件对象被关闭
3. 行缓冲遇到换行
4. 程序中调用flush()函数

flush()

该函数调用后会进行一次磁盘交互，将缓冲区中的内容写入到磁盘

代码示例：

 1 # f = open(\'a.py\',\'w\',1) # 行缓冲
 2 f = open(\'a.py\',\'w\')
 3 
 4 while True:
 5     data = input(">>")
 6     if not data:
 7         break
 8     f.write(data + \'\n\')
 9     f.flush()  # 刷新缓冲区
10 
11 f.close()

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文件偏移量

定义

　　打开一个文件进行操作时系统会自动生成一个记录，记录中描述了我们对文件的一系列操作。其中包括每次操作到的文件位置。文件的读写操作都是从这个位置开始进行的。

基本操作

tell()

功能：获取文件偏移量大小

seek(offset[,whence])

功能：移动文件偏移量位置

参数：offest代表相对与某个位置移动的字节数。负数表示向前移动，正数表示向后移动。whence是基准位置的默认值为0，代表从文件开头算起，1代表从当前位置算起，2代表从文件末尾算起。

• 　　必须以二进制方式打开文件时基准位置才能是1或者2

代码示例：

 1 # 以r,w打开文件偏移量在开头，以a打开文件偏移量在结尾
 2 f = open("mm.jpg",\'rb+\')
 3 print(f.tell())
 4 
 5 # f.write("Hello world")
 6 #
 7 # print(f.tell())
 8 
 9 # 以开头为基准向后移动5个字符
10 f.seek(1024,0)
11 
12 f.write(\'你好\'.encode())
13 # data = f.read()
14 # print(data)
15 
16 f.close()

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文件描述符

【1】定义

系统中每一个IO操作都会分配一个整数作为编号，该整数即这个IO操作的文件描述符

【2】获取文件描述符

fileno()

通过IO对象获取对应的文件描述符

文件管理函数

获取文件大小

 os.path.getsize(file) 

查看文件列表

 os.listdir(dir) 

查看文件是否存在

 os.path.exists(file) 

判断文件类型

 os.path.isfile(file) 

删除文件

 os.remove(file)