Linux文件系统

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title: Linux文件系统
date: 2024-07-26 09:49:27
tags: Linux
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原文见我的网站: www.supdriver.top

文件系统的组织方式

这里介绍一下Block Group里的分区内容

• 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(数据块) 和 inode(属性块)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。这里不作详细介绍
• 块位图(Block Bitmap):位图中的比特位记录着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):每个比特位表示一个inode是否空闲可用。
• inode表(inode Table):每一个inode存放了各自文件的属性，如文件大小，所有者，最近修改时间等
• 数据区：存放文件内容

Linux系统中文件的增删查改

Linux中，每一个文件都有自己的inode,而每一个inode有自己的inode编号（按分区为单位）

特别的：尽管inode储存了文件的属性，文件名并不属于inode

理解目录文件

目录也是文件!目录也有自己的inode和数据块

目录的数据块储存了该目录下，文件的文件名和文件inode的映射关系

创建文件的过程

创建文件主要有以下4个操作

1. 存储属性:内核先找到一个空闲的inode(图中是263467)。内核把文件信息记录其中。
2. 存储数据:该文件需要存储在三个数据块，内核找到了三个空闲块:300,600,800。然后将内核缓冲区的第一块数据复制到300，下一块复制到600，依次类推
3. 记录分配情况:文件内容按顺序300,600,800存放。内核在inode上的磁盘分布区记录了上述块列表
4. 添加文件名到目录:通过写入目录文件，将文件名和inode的建立映射关系(这里是将文件名cab与inode 263467建立联系)

Linux中的硬链接和软链接

Linux文件系统中特别重要*的一点是：文件系统使用inode管理文件，而不是文件名，所以使用inode唯一指定文件。也就是说找到了inode才是真正找到了文件

基于此理论，我们可以更好地理解软链接和硬链接

软链接

使用ln -s <原文件名> <软链接文件名>指令可以建立软链接,-s参数就是指定创建软链接文件

例如在已有file.txt的情况下,使用ln -s file.txt soft-link在当前文件夹创建软链接文件soft-link,指向文件file.txt

然后我们输入ls -li查看这两个文件

可以看到软链接文件和原文件的inode是不同的，且两个文件的硬链接数(第二个框框)都是1,说明软链接是一个文件系统意义上的新文件

软链接文件可类比与Windows下的快捷方式

硬链接

使用ln <原文件名> <硬链接文件名>指令可以建立硬链接。

例如在已有file.txt的情况下,使用ln file.txt hard-link在当前文件夹创建软链接文件hard-link,与文件file.txt等价

然后我们输入ls -li查看这"两个"文件

可以看到它们的inode是完全一样的，那么基于上文文件系统对文件的视角，这"两个"文件完全就是同一个文件!,或者说hard-link是file.txt的别名，同时我们也能看到硬链接引用计数变成了2

在引入了硬链接引用计数的概念下，删除目录中的一个文件，只是删除该目录下文件名和inode的映射关系，并使该文件的引用计数减去1,当其归零时，才会真正释放磁盘上的文件资源

目录的硬链接数

对于每一个普通目录（除了根目录），至少有父目录下自己的文件名和该目录下的.文件2个硬链接，而在其内部创建的每个子目录又会储存一个名为..的硬连接，所以普通目录的硬连接数会>=2

因此为了防止文件系统结构混乱，操作系统不允许用户对目录建立硬链接

删除链接文件

rm不一定能删除链接文件，此时可以用unlink命令