【从浅学到熟知Linux】基础IO第三弹=＞文件系统介绍、软链接与硬链接（含磁盘结构、文件系统存储原理、软硬链接的创建、原理及应用详解）

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理解文件系统

在计算机中存在着已经被打开的文件，也存在着没有打开的文件。由于内存空间较小，资源较为紧张，故没有打开的文件都会存储在磁盘上。此时，我们会关注哪些问题呢？无非是文件如何存储在磁盘上的，如何获取该文件的属性和文件内容，磁盘上读取文件效率，不同路径上的文件如何被分门别类地存储在磁盘上的。下面，我们就一起聊聊文件系统中如何管理各个文件的。

物理角度认识磁盘

磁盘是计算机上唯一的机械设备，但现在计算机多采用固态硬盘（SSD）替代了磁盘，这里仅讨论磁盘。磁盘是外设中的一种，它是通过磁盘的磁性（N/S级）存储0或1，属于永久性存储介质。（ps：非永久性存储设备，如内存，其为掉电易失设备）

每个磁盘由多个盘片组成，每个盘面的上下两面均是光滑的，均可以存储数据。磁盘需要借助磁头来读取数据，故每个面需要一个磁头，即一个盘片上的上下两个盘面均有一个磁头（一个盘面合计2个磁头）。而磁盘读取盘面上某个位置的数据时，通过摆动磁头和转动盘面来实现。

磁盘中的每个盘面，以中心向外，划分了不同的同心圆，这些同心圆称为磁道，如下图左侧所示。两个磁道与两半径构成的扇形区域称之为扇区，如下图右侧所示。磁盘被访问的基本单元就是扇区，扇区的大小一般为512字节或4KB。我们可以把磁盘看作无数个扇区构成的存储介质。

在磁盘中，定位某个扇区的方法是：①磁头左右摆动定磁道（也称为柱面）；②确定数据在哪个盘面，确定具体从哪个磁头读取数据；③盘面转动确定扇区。这种方法简称为CHS（Cylinder、Header、Sector）。

【示例】若要读取下图左侧中，橙色方块处的数据（假设已经确定使用哪个磁头读取的情况下）。
①磁头摆动到指定磁道上，即确定读取的磁道。

②一个磁道上，包含许多个扇区，需要通过转动盘面来确定扇区。转动后，如右图所示，此时可以读取数据存储区域的内容了。

由于磁盘属于机械设备，它的整体速度较慢。故在使用磁盘时，要让磁盘运动越少，效率才能越高；若磁盘运动越多，则效率越低。同时，我们也意识到：具有相关性的数据要存储在一起，这样可以减少磁盘运动。

逻辑角度认识磁盘

磁盘寻址

在十年前左右，流行使用磁带听读英语。磁带中的塑料带被卷成圆圈，但实际读取是线性读取的。如下图右侧所示，当我们将磁带中的塑料袋拉出来，可以看出，它存储数据是线性存储的。

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