（入门自用）--Linux--文件系统--磁盘--1019

背景知识：没有被进程打开的文件存放在磁盘

单个文件角度：文件位置，文件大小等属性。

系统角度：文件数量，文件对应的属性，还可以存储多少文件等

1. 磁盘的物理结构

磁盘有磁盘盘片、磁头、伺服系统、音圈马达。

 

盘片上有多个同心圆，称为磁道。

将盘片分成很多扇形，在每一个扇形内的磁道称为扇区。每一个扇区是磁盘存储数据的基本单位，为512字节。

 

物理上把数据写入制定扇区，需要先找到扇区。

CHS寻址：1.在哪一个面上（对应的就是哪一个磁头）。2.在哪一个磁道上。3.在哪一个扇区上

1. 2 磁盘的抽象结构

 

将磁盘盘面当成卷起来的磁带，磁带抽出来就成了线性结构。扇区可以抽象理解成数组，访问一个扇区只需要知道数组下标。

1.3 磁盘分区

 将磁盘抽象理解成线性数组之后，数据存储到磁盘起始就是存储到数组。找扇区就是找数组下标，对磁盘的管理就是对数组的管理。一个磁盘的大小非常大，所以需要分区管理（C、D盘之类的）。每一个区域都有若干块组，文件=内容+属性。Linux在磁盘上存储文件时，将内容和属性分开存储。

 虽然磁盘的基本单元是512字节，但操作系统和磁盘进行IO的基本单位是4KB，也是一个Block group（块设备）的大小。原因：1.太小会进行多次IO，降低效率。2、与磁盘进行解耦合。

2. 块组

2.1 inode

struct inode
{
    //文件大小
    //文件的inode编号
    //其他属性
    int blocks[15];
};

注意：在Linux中，inode属性里面，没有文件的文件名！

 那如果文件特别大，一个blocks才4kb存不下怎么办？其实不是所有的date block只能存文件数据，也可以存储其他块的块号。

2.1.1 查看inode

ls -li

2.1.2 inode与文件名

要想找到一个文件，需要通过他的inode编号找到分区特定的blick group，在inode table表查到对应的inode结构体，从而找到属性和内容。

那如何得知inode编号呢？-->依托于目录结构。一个目录下可以有多个文件，但这些文件没有重复的文件名。目录也是文件，那目录的data blocks保存什么？答案是目录data blocks里面保存的是文件名。文件名和inode编号的映射关系互为Key值。

这也是为什么在目录创建文件需要w权限

3. 软硬链接

3.1 软连接

又称符号链接

ln -s testLink.txt soft.link 
ll
soft.link -> testLink.txt

soft.link 是新建的 ，指向 testLink.txt的软连接。

3.2 硬链接

ln testLink1.txt hard.link
ll
hard.link

hard.link 是新建的，指向textLink1.txt的硬链接。

3.3 软硬链接的区别：

硬链接没有独立的inode，相当于取别名。创建硬链接就是在指定得到目录下建立了文件名和指定inode的映射关系。当我们删除文件时，并不是把inode删掉，而是把这个文件的引用计数--，当引用计数减为0时，这个文件才真正删除。

软连接相当于快捷方式。

引用计数

 默认情况下，创建一个目录，其引用计数（硬链接）为2。原因是：目录名和自己目录内部有一个.文件，二者的对应的inode是一样的。                                                                                               在创建的目录路径下创建d1、d2、d3目录，该目录的硬链接数为2+3=5，原因是：d1、d2、d3目录中各有一个..文件，其代表着上级文件。

---

注意：

1.软链接可以跨文件系统，硬链接不可以。
2.硬链接不管有多少个，都指向的是同一个I节点，会把结点连接数（引用计数）增加，只要结点的连接数不是0，文件就一直存在不管你删除的是源文件还是链接的文件。所以inode和文件名并非与是一一对应的

只要有一个存在文件就存在。 当你修改源文件或者连接文件任何一个的时候，其他的文件都会做同步修改。

软链接不直接使用i节点号作为文件指针, 而是使用文件路径名作为指针。所以删除链接文件对源文件无影响，但是删除源文件，链接文件就会找不到要指向的文件。软链接有自己的inode, 并在磁盘上有一小片空间存放路径名。
3.软连接可以对一个不存在的文件名进行连接 。
4.软连接可以对目录进行连接。硬链接不可以对目录进行连接。

4. 静态库

静态库 .a 结尾           动态库 .so 结尾

4.1 常规写法

 只把 .o文件给别人能用吗？

我们用mymath.c  myprint.c 形成两个.o文件，复制到usrlib文件夹下，用main.c形成.o文件后，依然可以形成可执行程序。

4.2  静态库

经过上述论证，发现.o文件给其他人，编译时将自己写的main.c也形成.o文件，这三个.o文件就可以形成可执行程序。但是每次编译都需要带上.o文件，麻烦而且容易漏写，所以我们需要打包成一个文件。

4.2.1 生成静态库

bash: ar -rc libhello.a mymath.o myprint.o

ar是gnu归档工具，rc表示(replace and create)

其中hello是我这个库的名字。

4.2.2 查看静态库中的目录列表

bash: ar -tv libhello.a

4.2.3 发布  Makefile

libhello.a: mymath.o myprint.o
	ar -rc libhello.a mymath.o myprint.o
mymath.o:mymath.c
	gcc -c mymath.c -o mymath.o
myprint.o:myprint.c
	gcc -c myprint.c -o myprint.o
.PHONY:hello
hello:
	mkdir -p hello/lib
	mkdir -p hello/include
	cp -rf *.h hello/include
	cp -rf *.a hello/lib
.PHONY:clean
clean:
	rm -f *.o libhello.a

 

 4.2.4 库的使用之安装

• 将生成的静态库拷入到需要被使用的目录下

 cp -rf hello ../usrlib

 

• 将hello库下包含的头文件全部拷入 /usr/include/ 路径下

sudo cp hello/include/* /usr/include/ -rf

•  将hello库下的静态库拷入 /lib64 路径下

sudo cp hello/lib/libhello.a /lib64

• 编译时 需要带上我们的库名称

gcc main.c -lhello

4.2.5 库的使用之硬使用

gcc main.c -I ./hello/include/ -L ./hello/lib/ -lhello

 -I 表示头文件在这里找

-L 表示库文件在这里找

-lhello 在特定他路径下使用hello库

 5. 动态库

5.1 生成动态库

形成一个与位置无关的二进制文件

gcc -fPIC -c mymath.c -o mymath.o

gcc -fPIC -c myprint.c -o myprint.o

生成动态库

gcc -shared myprint.o mymath.o -o libhello.so

 Makefile

5.2 使用动态库

• 动静态库同时存在时，gcc默认采用的是动态库。
• 如果同时存在的情况下非要使用静态链接，编译时需要加 -static

 5.2.1 添加至环境变量

查看库搜索路径 （没有设置过就是空）

echo $LD_LIBRARY_PATH

 添加至环境变量

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:路径

 退出Xshell后设置的环境变量就没了，因为设置的是内存级的环境变量

5.2.2 新增配置文件

在 /etc/ld.so.conf.d/ 路径下创建一个文件，然后将路径放到该文件中，然后更新

sudo touch /etc/ld.so.conf.d/hellolib.conf

sudo vim /etc/ld.so.conf.d/hellolib.conf

sudo ldconfig

 5.2.3 建立软链接

sudo ln -s 路径/libhello.so  /lib64/libhello.so