＜Linux系统复习＞文件系统的理解

一、本章重点

1、磁盘的物理结构

2、磁盘文件如何存储？

3、目录的理解

4、创建一个文件做了什么？

5、删除一个文件做了什么？

6、软连接

7、硬链接

01 磁盘的物理结构

 

 磁盘是硬件结构唯一的机械设备，它通过磁头来进行磁盘的读写，磁头不与磁盘直接接触，中间留有一些空隙。读写时，N-S极来代表0-1数据。每个盘面都有一个磁头，磁盘的基本读写单位是扇区。以前的扇区大小一般是512字节，近几年出现了一些4k大小的扇区。

磁道（Tracker）：磁盘表面被分为许多同心圆，每个同心圆称为一个磁道。

磁柱（Cylinder）：多个磁盘的同一个磁道重叠起来叫做磁柱。

磁面（Head）：一个盘面。

扇区（Sector）：磁道的一个扇形区域

CHS的寻址方式：就是通过磁柱、磁面、扇区来确定一个唯一的扇区位置。

02 磁盘文件如何存储？

操作系统将磁盘看做线性结构，将每个扇区组合起来就是一个数组结构，不过扇区是512字节（之前的扇区），操作系统读写起来太慢了，会将多个扇区看成一个，操作系统的读写基本单位是4k。

对于磁盘的管理，一个大数组不好直接管理，先会分为几个区。

 这里的区1和区2相当于电脑上的c盘和d盘。

LBA：逻辑块地址，简单来说就是数组的下标 ，LBA可以转化为CHS地址，间接找到对应的扇区。

由于区还是太大了，会分为多个组进行管理。

 为方便管理，每一个BlockGroup结构和大小都是相同的。

1、Boot Block：启动块，包含了开机启动的操作系统的文件路径。

2、Group Descriptor Table：组描述表，记录块组属性信息，比如该组的Inode的使用情况、DataBlock的使用情况、整个组还剩多少空间等。

3、Block BitMap：数据块位图，标记哪些数据块已被使用，哪些数据块未被使用。

4、Inode BitMap: inode位图，标记哪些Inode已被使用，哪些inode未被使用。

5、Inode Tabel：Inode表，Inode结构体集合，每个inode都是有编号的，inode结构体用来存放文件的属性信息。

6、Data Blocks：数据块集合，每个数据块都是有编号的，数据块用来存放文件的内容。

提问：

inode结构体是如何指向Data Blocks的呢？

 原因在于inode中有一个数组保存着data block编号。

03 目录的理解

目录本质也是一个文件，是文件就分为文件属性和文件内容。文件属性存放在inode结构体中，目录的文件内容存放的是inode编号和文件名的集合。

inode编号：系统层面标识文件唯一性的编号，该编号在inode的结构体中。

文件名：属于文件属性，但不存放在inode结构体中，而是存放在文件所在的目录的数据块中。

04 创建一个文件做了什么？

先去inode位图找一个未被使用的inode编号，然后初始化该inode编号，如果文件有内容就去block位图申请几个数据块来存数据，没有就之后写的时候再申请。再找到当前目录的名字，进而找到目录的inode编号，然后再找到对应的数据块，将创建好的inode编号和文件名的映射关系写入目录的数据块中。

那么知道目录的名字如何找到该目录inode编号呢？

想要知道目录的inode，就必须知道上层的inode编号，想知道上层的inode编号，就必须知道上上层的inode编号.....。因此想通过目录名知道该目录的inode，一般得递归访问到根目录。

05 删除一个文件做了什么？

将inode位图的对应位置由1置为0，将block位图的对应位置由1置为0，将所在目录对应的数据块对应的block位图由1置为0。

06、软链接

软链接：创建一个文件，该文件的数据块存的是所指向文件的路径。

指令：ln -s 文件名1 文件名2

作用：文件名2 指向 文件名1

 

 软链接本质是：创建一个新的文件，该文件的数据块存放要指向的文件路径，类是于快捷方式。

07 硬链接

指令：ln 文件名1 文件名2

功能：给文件名1取个别名为文件名2

 硬链接并不会创建一个新的文件，而是在所在目录的数据块中添加了一对新的映射关系，相当于给test取了个别名。

硬链接数：

 普通文件的硬链接数是1，而目录文件的硬链接数是2？

硬链接数本质是一个inode结构体中的一个计数器，记录的是有多少个文件名与该inode编号映射。

普通文件只有test文件名与inode编号映射。

目录文件有dir和.这两个文件名与inode编号映射。

如果在目录文件下还有一个目录，那么它的硬链接数会达到3，因为有.和..和dir都与inode编号映射。