【Linux】详谈重定向原理、动态库和静态库的使用、文件系统、软硬链接

1.重定向

重定向分为两种：

1. 清空重定向>：重定向到文件中，先清空文件中内容
2. 追加重定向>>：向文件中追加内容

比如说在bash中将一串字符重定向到文件中。

1.1重定向原理：

重定向实际上是更改了标准输出文件描述符的指向，让其标准输出指向另外一个文件描述符。

原理如图：凡是往标准输出中写的内容，都写到了newfile中

1.2重定向接口

#include
int dup2(int oldfd, int newfd)

操作步骤：

1. 关闭newfd，关闭成功走2，关闭失败则重定向失败
2. newfd拷贝oldfd

例：标准输出被重定向了dup_test文件中。

 
 
 

2.动态库

动态库(.so)：程序在运行的时候才去链接动态库的代码，多个程序共享使用库的代码。

两个命令：

ldd [可执行程序]，查看当前程序依赖的动态库文件
file [可执行文件]，可查看文件的属性

2.1生成动态库

1. 编译动态库的源码文件中不能出现main函数
2. gcc -shared -fPIC 文件名 -o libfuc.so：fuc称之为动态库的名字，前缀：lib，后缀：.so
   
   

2.2使用动态库

1. 包含动态库的头文件
   

2. 指定链接动态库所在的路径：-L [路径]
   

3. 指定链接动态库的名字：-L [库名称、去掉lib和so]
   

编译可执行程序的时候，一定要告诉编译器，我们链接的是哪个动态库。

动态库可以在多个程序间共享，所以动态链接使得可执行文件更小，节省了磁盘空间。
 
 
 

3.静态库

静态库(.a)：程序在编译链接的时候把库的代码链接到可执行文件中。
windows下静态库后缀为.lib，动态库后缀为.dll。

3.1生成静态库

1. ar -rc libfuc.a 依赖的文件：fuc：静态库的名称，依赖的文件必须是.o文件
   

3.2使用静态库

1. gcc 文件名 -L 路径 -lfunc
   
   
   若未使用-static时，则一定为动态链接。

 
 
 

4.文件系统

磁盘是一种顺序的存储介质，但是顺序存储方式会导致磁盘的利用率的问题，产生磁盘碎片。

所以采用离散式存储会提高程序对磁盘的利用率。

目前Linux中最常用的文件系统为：ext2。

4.1ext2文件系统

(图源：LinuxC编程一站式学习)

文件系统中存储的最小单位为块（Block），一个块有多大是在格式化时确定的。mke2fs -b可以设置块大小为1024、2048、4096字节。上图中启动块（Boot Block）的大小是确定的，就是1KB，启动块由PC标准决定，用来存储磁盘分区信息和启动信息，任何文件系统都不能使用启动块。ext2文件系统将整个分区划分成若干个同样大小的块组（Block Group）。

• Super Block（超级块）：描述整个分区的文件系统信息，例如块大小、文件系统版本号。超级块在每个块组的开头都有一份拷贝。
• GPT(块组描述符)：由很多块组描述符组成，整个分区分成多少个块组就对应有多少个块组描述符。每个块组描述符存储一个块组的描述信息，例如块组从哪里开始是inode表、哪里是数据块、空闲的inode表和数据块还有多少等。在开头也有一份拷贝，这些信息十分重要。
• Block Bitmap（块位图）：本质上是一个位图，每一个比特位表示Data blocks当中块的使用情况，为1表示占用，为0表示空闲。
• inode Bitmap（inode 位图）：每个比特位表示一个inode是否空闲可用。
• inode Table（inode 表）：每个文件都有一个inode，一个块组的所有inode组成了inode表。inode表占多少个块在格式化时就要决定并写入块组描述符。mke2fs默认策略是一个块组有多少个8KB就分配多少个inode。
• 数据块：存放文件内容

4.2文件的存储

1. 在Block Bitmap区域查找空闲的Data block块，将文件存储在空闲的Data block块当中。
2. 通过inode Bitmap获取空闲的inode节点，通过inode节点去描述文件在Data Block区域当中存储位置。
3. inode+文件名称被作为目录的目录项保存下来

4.3文件的获取

1. 通过文件名称和inode节点号找到inode对应的文件信息
2. 在Data Block区域获取当前文件存储的内容，再进行拼接，拼接完成之后就是文件内容了。

 
 
 

5.软连接

软连接：相当于文件的一个快捷方式（别名）

1. 生成软连接文件：ln -s [源文件] [软连接文件]
2. 不同inode节点
3. 保存的信息是相同的
4. 在删除软连接文件或软连接文件指向的源文件的时候，一定要将二者都删除掉。

 
 
 

6.硬连接

硬连接：通过inode引用另外一个文件。

1. ln 源文件 生成的硬连接文件
2. inode节点一模一样
3. 两者除名称不一样，其余都一样

删除文件时干了两件事情：①将inode表中对应的记录删除掉，②硬连接数-1，如果为0，则将对应的磁盘空间释放。