009 Linux_文件系统 | 软硬链接

前言

本文将会向你介绍文件系统与软硬链接

文章重点

本文将会先向你介绍文件是如何在磁盘上进行管理的，关于文件的管理将会从管理属性和管理内容两方面来谈，最后会向你介绍软硬链接的概念

文件在磁盘中的管理

首先，假设一个磁盘200GB，我们首要做的事情就是对它进行区域划分，方便管理（类似于国家治理，我们也需要划分为 一个个省来进行管理）
我们通常说的电脑上的CDEF盘，实际上在物理上只有一个盘，为了便于用户使用才分为了CDEF盘
假设：那么我们将200GB分为两个组，一个组BLOCK group100GB

Block Group：ext2文件系统会根据分区的大小划分为数个Block Group。而每个Block Group都有着相同的结构组成。政府管理各区的例子
超级块（Super Block）：存放文件系统本身的结构信息。记录的信息主要有：bolck 和 inode的总量， 未使用的block和inode的数量，一个block和inode的大小，最近一次挂载的时间，最近一次写入数据的时间，最近一次检验磁盘的时间等其他文件系统的相关信息。Super Block的信息被破坏，可以说整个 文件系统结构就被破坏了
GDT，Group Descriptor Table：块组描述符，描述块组属性信息，有兴趣的同学可以在了解一下
块位图（Blockitmap）：Block Bitmap中记录着Data Block中哪个数据块已经被占用，哪个数据块没有被占用
inode位图（inode Bitmap）：每个bit表示一个inode是否空闲可用。 i节点表:存放文件属性如文件大小，所有者，最近修改时间等 数据区：存放文件内容

关于此图中的Super Block，Group Descriptor table，block Bitmap，inode Bitmap inode Table Data blocks后续都会介绍，管理一个块组，也就是管理好这些信息

接着我们再将100GB分为2GB一个组，那么管理200GB的磁盘，我们只需要管理好这2GB就行了，毕竟管理方法是可以借鉴的
这也体现了分治（大事化小）的思想

那么问题来了：如何管理这2GB一个组呢？

那么我们就需要将这些信息管理好

管理属性

引入inode编号

第一列数字叫做文件的inode编号，一般情况，一个文件只有一个inode编号，每个文件都要有inode编号，并且在整个分区具有唯一性
inode块包含文件的属性（如文件大小，所有者，最近修改时间等），可抽象为一个结构体A（注意和inode编号区别，inode块是一个属性的集合）

struct inode
{
大小，权限，拥有者，所属组，ACM时间
inode编号
int ref_count //引用计数 后续会介绍
int block[N] //后续会介绍
}

每一个inode结构体有一个inode编号，并且inode结构体的大小固定，这样一来，inode就很好被定位
inode_Table是一个元素为一个个inode块的数组，每一个组block group都会有一个起始组的inode编号，用当前文件inode编号减去起始组的inode编号就可以得到在inode_Table表中的下标

这样一来属性就很好地被一个抽象数组管理起来了

管理内容

DATA block数据区：

每一个数据块是文件的所有内容数据，大小固定（4KB的数据块） 定位：每一个块都应该有块号的概念（编号，偏移量）
这个块号存在inode块中，比如一个文件的inode块中存储的int block[1，2，4]
那么该文件所有的数据内容存储在块号为1，2，4的数据区Data Block中

结论：只要知道inode编号（起始编号），就能根据inode定位是哪一个组区间(根据起始组inode编号)，就能根据inode
Table查询inode块（属性），得知了inode块就知道了block[N]，就可以定位DataBlock拿到文件的数据内容

可是怎么知道哪一个inode块没被使用，哪一个数据块datablock没被使用？

就需要根据块位图（Block_Bitmap）与 inode位图（inode_Bitmap） 块位图（Block_Bitmap）：Block Bitmap中记录着Data
Block中哪个数据块已经被占用，哪个数据块没有被占用。比特位的位置表示块block编号，比特位的内容（0/1）表示是否被使用
inode位图（inode_Bitmap）：每个bit表示一个inode是否空闲可用。比特位的位置表示inode编号，比特位的内容（0/1）表示是否被使用

软硬链接

软连接

可以观察到软连接形成了一个新inode，这说明文件经软链接后会形成了一个新的独立文件

连接的作用：快速定位文件

当安装的程序路径很深的时候，有了链接文件，就可以在桌面上放置快捷方式
另外地未来在公司中做项目，并不是把裸的exe可执行程序暴露出来交付，可能会把所有的项目（日志、配置文件等等）以目录的形式进行交付

这样一来，如果一个可执行程序或者配置文件隐藏的路径比较深，如果我们直接想要在外部访问它，那么可以用软连接快速定位这个文件

硬链接

软连接是一个独立的文件，硬链接不是，因为它没有独立的inode编号，本质上就是指在文件系统中创建一个文件的副本，这个副本与原始文件共享相同的inode。硬链接可以让一个文件拥有多个文件名，但它们实际上指向同一个数据块。当原始文件或者硬链接文件中的任何一个被修改时，修改会立即反映到所有的硬链接文件上

观察一个现象
为什么新创建的目录默认引用计数（硬链接数）为2呢？

.表示当前目录，. .表示上级目录

那是因为任何一个空目录都会隐藏两个文件，在dir下，.与inode也是一组文件名映射关系，以.为命名的文件也是dir1文件的副本，观察到它们的inode相同，.和dir1文件名（目录也可看作文件，linux下一切皆文件）都与inode有着映射关系，有两组映射，因此硬链接数为2

小结

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