文件描述符表、文件打开表和inode表 硬链接与软连接

文件描述符表

文件描述符表是由多个文件描述符组成的。对于每个进程,操作系统都会为其分配一个文件描述符表(FDT),文件描述符指向文件打开表的表项,意味着这个进程打开了一个文件。

文件打开表

文件打开表是整个内核一张,大体结构如下:

struct file { 
	char f_flag; /* 读、写操作要求 */ 
	char f_count; /* 引用计数 */
	long f_offset; /* 文件读写位置指针 */
	int f_inode; /* 内核中inode数组的下标 */
};

即记录着打开的文件的数量。这点是有意义的:因为多个进程可能会使用一个相同的文件,而对于每个进程每次访问同样的文件,如果都要从根目录寻找子目录、再从子目录不断寻找…直到找到所需文件,那么在外存上浪费的时间就很多。而如果维护了一张文件打开表,则可以快速找到该文件,也就减小了搜索目录导致的开销。
文件描述符表、文件打开表和inode表 硬链接与软连接_第1张图片

不仅如此,文件打开表的条目中还有count变量,记录了打开该文件的进程个数, 在所有进程都不使用该文件时关闭文件。同时f_inode指向inode表项,inode存储的内容是文件的描述信息,例如大小、权限、名称等等,通过对inode映射可以得到文件存储的磁盘块的内容,即获得文件的具体内容。详细内容见:从Ucore分析OS文件系统
通过上面的描述,可以得知一个文件可以被多个进程使用(即多个文件描述符表项对应一个文件打开表的表项),那么文件打开表与inode table的对应关系又如何呢?

硬连接

硬连接指通过索引节点来进行连接。在 Linux 的文件系统中,保存在磁盘分区中的文件不管是什么类型都给它分配一个编号,称为索引节点号(InodeIndex)。在 Linux 中,多个文件名指向同一索引节点是存在的。比如:AB 的硬链接(AB 都是文件名),则 A 的目录项中的 inode 节点号与 B 的目录项中的 inode 节点号相同,即一个 inode 节点对应两个不同的文件名,两个文件名指向同一个文件,AB 对文件系统来说是完全平等的。删除其中任何一个都不会影响另外一个的访问。
文件描述符表、文件打开表和inode表 硬链接与软连接_第2张图片
硬连接的作用是允许一个文件拥有多个有效路径名,这样用户就可以建立硬连接到重要文件,以防止“误删”的功能。因为对应该目录的索引节点有一个以上的连接。只删除一个连接并不影响索引节点本身和其它的连接,只有当最后一个连接被删除后,文件的数据块及目录的连接才会被释放。也就是说,文件真正删除的条件是与之相关的所有硬连接文件均被删除。

软连接

另外一种连接称之为符号连接(Symbolic Link),也叫软连接。软链接文件有类似于 Windows 的快捷方式。它实际上是一个特殊的文件。在符号连接中,文件实际上是一个文本文件,其中包含的有另一文件的位置信息。比如:AB 的软链接(AB 都是文件名),A 的目录项中的 inode 节点号与 B 的目录项中的 inode 节点号不相同,AB 指向的是两个不同的 inode,继而指向两块不同的数据块。但是 A 的数据块中存放的只是 B 的路径名(可以根据这个找到 B 的目录项)。AB 之间是“主从”关系,如果 B 被删除了,A 仍然存在(因为两个是不同的文件),但指向的是一个无效的链接。

总结的来说,硬链接是一个和原文件共享同一个inode的文件,即允许一个文件有多个入口,删除其中的一个并不会真的删除文件,防止了误删的情况。而软连接则是指向原文件路径的文件,很类似Windows下的快捷方式。

那么通过上述的介绍,其实可以得知一个inode项可以对应多个文件打开表的表项,也可以inode表项与文件打开表的表项一一对应。一对多的情况往往是硬链接。而软连接就相当于是快捷方式。

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