linux文件和文件系统

╰半橙微兮° 2022-07-15 17:26 219阅读 0赞

在linux有一个哲学：一切文件  
接下来会围绕一个keypoint：fd（file description）文件描述符来说。  
文件通过文件名打开来访问，打开方式：读，写，读写。  
会返回一个fd。  
fd类型int，在用户空间共享。  
fd是打开文件关联的元数据到文件本身的映射。 ？？？？（不是很理解）

### 普通文件（regular file）rf ###

rf是以字节流组织的数据。  
**keypoint字节流**  
1. 理所当然的，文件的大小也是由字节计算的，即文件长度  
2. 那我们可以在文件中任意字节开始读写。对文件的操作也是从某个字节开始，这里的字节其实就是文件地址（文件偏移/文件位置），文件地址是与文件元数据关联的。  
3. 同一个文件可以被多个进程或一个进程多次打开，系统会为每个打开的文件实例提供唯一的fd。进程是共享fd的，linux内核没有限制文件的并发访问。所以多进程的操作不可预测。（这里就会引出一个进程同步的问题！！！！！）  
ps：inode是文件系统为文件分配的唯一的整数值，但是对于整个系统可能不唯一，因为整个系统可能有多个文件系统。inode在不同文件系统中是没有任何意义的。（所以hard link是不能跨文件系统的）  
inode是unix文件在磁盘的物理对象，是在linux内核中用数据结构表示的概念实体。

### 目录与链接 ###

文件是通过文件名在用户空间打开的，目录通过访问文件的需要的名称，目录是可读文件名和inode的映射，内核会根据映射将名称解析成inode。  
这抛出一个问题vim一个目录的中的内容。  
![这里写图片描述][20161022150245075]  
vim一个目录，结果目录中的内容，是其子目录。为什么？？？？

目录也可以看做是一个普通文件，那当然它也有自己的inode，那么我们就可以对目录进行嵌套。  
给个例子，我们在linux常常会用到绝对路径。  
给出一个绝对路径，内核开始进入第一个目录，根据路径中下一个目录名，解析该目录的inode，接着进入该目录，重复上述操作，若到了最后一个目录中，就可以根据映射，从文件名解析出inode。  
dentry cache缓存存储目录解析结果，基于时间局部性原理，为后续的访问提供更快的查询结果。

目录虽然是作为普通文件来存储的，但是操作不同，对于目录只有添加链接和删除链接的操作，这里链接就是名称和inode的映射。

### 硬链接hard link hl ###

上述的结果，你有时候会发现有多个文件名映射到同一个inode上。  
其实这就是硬链接的表现，由于是映射到inode上，所以硬链接是无法跨文件系统的，inode在不同是文件系统是没有意义的。由于硬链接的存在，使得unlink文件删除操作有一些需要注意的地方。  
unlink是删除一个目录项并减少一个连接数，当连接数为0，且没有进程打开文件，文件内容才能被删除，若有进程打开文件，就得等进程结束后，文件内容才能被删除。

### 软链接 symbol link sl ###

软链接可以跨文件系统。  
软链接类似与普通文件，因为它有自己的inode和数据块（所以可以跨文件系统）。  
一般我们说到软链接就会想到windows下的快捷方式，其实工作原理相类似。  
但是软链接开销大，需要解析链接本身和指向文件。

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