【linux学习指南】Ext系列文件系统(四)路径分区链接

文章目录
- 🌠⽬录与⽂件名
- 🌠路径解析
- 🌠路径缓存
- 🌠挂载分区
- 🌉 ⽂件系统总结
- 🌠软硬连接
- 🌉 硬链接
- 🌉 软链接
- 🌉 软硬连接对⽐
- 🌉软硬连接的⽤途:
- 🚩总结
🌠⽬录与⽂件名
问题:
- 我们访问⽂件,都是⽤的⽂件名,没⽤过inode号啊?
- ⽬录是⽂件吗?如何理解?
答案:
- ⽬录也是⽂件,但是磁盘上没有⽬录的概念,只有⽂件属性+⽂件内容的概念。
- ⽬录的属性不⽤多说,内容保存的是:⽂件名和Inode号的映射关系
readdir.c文件
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <dirent.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 2){fprintf(stderr, "Usage: %s <directory>\n", argv[0]);exit(EXIT_FAILURE);}DIR *dir = opendir(argv[1]); //系统调⽤,⾃⾏查阅if (!dir){perror("opendir");exit(EXIT_FAILURE);}struct dirent *entry;while ((entry = readdir(dir)) != NULL){ //系统调⽤,⾃⾏查阅// Skip the "." and ".." directory entriesif (strcmp(entry->d_name, ".") == 0 || strcmp(entry->d_name, "..") == 0){continue;}printf("Filename: %s, Inode: %lu\n", entry->d_name, (unsigned long)entry->d_ino);}closedir(dir);return 0;
}


- 所以,访问文件,必须打开当前目录,根据文件名,获得对应的inode号,然后进行文件访问
- 所以,访问文件必须要知道当前工作目录,本质是必须能打开当前工作目录文件,查看目录文件的内容!

比如:要访问test.c,就必须打开test(当前工作目录) ,然后才能获取test.c对应的inode进而对文件进行访问。
🌠路径解析
问题:打开当前⼯作⽬录⽂件,查看当前⼯作⽬录⽂件的内容?当前⼯作⽬录不也是⽂件吗?我们访问
当前⼯作⽬录不也是只知道当前⼯作⽬录的⽂件名吗?要访问它,不也得知道当前⼯作⽬录的inode
吗?
- 答案1:所以也要打开:当前⼯作⽬录的上级⽬录,额…,上级⽬录不也是⽬录吗??不还是上⾯的问题吗?
- 答案2:所以类似"递归",需要把路径中所有的⽬录全部解析,出⼝是"/"根⽬录。
- 最终答案3:⽽实际上,任何⽂件,都有路径,访问⽬标⽂件,⽐如:
/home/whb/code/test/test/test.c
都要从根⽬录开始,依次打开每⼀个⽬录,根据⽬录名,依次访问每个⽬录下指定的⽬录,直到访问
到test.c。这个过程叫做Linux路径解析。
注意:
- 所以,我们知道了:访问⽂件必须要有⽬录+⽂件名=路径的原因
- 根⽬录固定⽂件名,inode号,⽆需查找,系统开机之后就必须知道
可是路径谁提供?
- 你访问⽂件,都是指令/⼯具访问,本质是进程访问,进程有CWD!进程提供路径。
- 你open⽂件,提供了路径
可是最开始的路径从哪⾥来?
- 所以Linux为什么要有根目录,根目录下为什么要有那么多缺省目录?
- 你为什么要有家目录,你自己可以新建目录?
- 上面所有行为:本质就是在磁盘文件系统中,新建目录文件。而你新建的任何文件,都在你或者系统指定的目录下新建,这不就是天然就有路径了嘛!
- 系统+用户共同构建Linux路径结构.
🌠路径缓存
问题1:Linux磁盘中,存在真正的⽬录吗?
答案:不存在,只有⽂件。只保存⽂件属性+⽂件内容
问题2:访问任何⽂件,都要从/⽬录开始进⾏路径解析?
答案:原则上是,但是这样太慢,所以Linux会缓存历史路径结构
问题3:Linux⽬录的概念,怎么产⽣的?
答案:打开的⽂件是⽬录的话,由OS⾃⼰在内存中进⾏路径维护
Linux中,在内核中维护树状路径结构的内核结构体叫做:struct dentry
struct dentry
{atomic_t d_count; /* protected by d_lock */unsigned int d_flags; /* per dentry lock */spinlock_t d_lock; /* Where the name belongs to - NULL is * negative *//** The next three fields are touched by __d_lookup. Place them here* so they all fit in a cache line.*/struct hlist_node d_hash; /* lookup hash list */struct dentry *d_parent; /*parent directory */struct qstr d_name;struct list_head d_lru; /* LRU list *//** d_child and d_rcu can share memory*/union{struct list_head d_child; /* child of parent list */struct rcu_head d_rcu;} d_u;struct list_head d_subdirs; /* our children */struct list_head d_alias; /* inode alias list */unsigned long d_time; /* used by d_revalidate */struct dentry_operations *d_op;struct super_block *d_sb; /* The root of the dentry tree */void *d_fsdata; /* fs-specific data */
#ifdef CONFIG_PROFILINGstruct dcookie_struct *d_cookie; /* cookie, if any */
#endifint d_mounted;unsigned char d_iname[DNAME_INLINE_LEN_MIN]; /* small names */
};
注意:
- 每个文件其实都要有对应的dentry结构,包括普通文件。这样所有被打开的文件,就可以在内存中形成整个树形结构
- 整个树形节点也同时会隶属于LRU(Least Recently Used,最近最少使用)结构中,进行节点淘汰
- 整个树形节点也同时会隶属于Hash,方便快速查找
- 更重要的是,这个树形结构,整体构成了Linux的路径缓存结构,打开访问任何文件,都在先在这棵树下根据路径进行查找,找到就返回属性inode和内容,没找到就从磁盘加载路径,添加dentry结构,缓存新路径

🌠挂载分区
我们已经能够根据inode号在指定分区找⽂件了,也已经能根据⽬录⽂件内容,找指定的inode了,在
指定的分区内,我们可以为所欲为了。可是:
问题:inode不是不能跨分区吗?Linux不是可以有多个分区吗?我怎么知道我在哪⼀个分区???
详细挂载分区可查看【linux学习指南】磁盘分区挂载到目录,形成文件系统挂载点
🌉 ⽂件系统总结




🌠软硬连接
🌉 硬链接
我们看到,真正找到磁盘上⽂件的并不是⽂件名,⽽是inode。其实在linux中可以让多个⽂件名对应
于同⼀个inode。
[root@localhost linux]# touch abc[root@localhost linux]# ln abc def[root@localhost linux]# ls -li abc def263466 abc263466 def
- abc和def的链接状态完全相同,他们被称为指向⽂件的硬链接。内核记录了这个连接数,inode 263466 的硬连接数为2。
- 我们在删除⽂件时⼲了两件事情:1.在⽬录中将对应的记录删除,2.将硬连接数-1,如果为0,则将对应的磁盘释放。
🌉 软链接
硬链接是通过inode引⽤另外⼀个⽂件,软链接是通过名字引⽤另外⼀个⽂件,但实际上,新的⽂件被引⽤的⽂件的inode不同,应⽤常⻅上可以想象成⼀个快捷⽅式。在shell中的做法
[root@localhost linux]# ln -s abc.s abc[root@localhost linux]# ls -li263563 -rw-r--r--. 2 root root 0 9⽉ 15 17:45 abc261678 lrwxrwxrwx. 1 root root 3 9⽉ 15 17:53 abc.s -> abc263563 -rw-r--r--. 2 root root 0 9⽉ 15 17:45 def

acm
下⾯解释⼀下⽂件的三个时间:
- Access最后访问时间
- Modify⽂件内容最后修改时间
- Change属性最后修改时间
🌉 软硬连接对⽐
- 软连接是独⽴⽂件
- 硬链接只是⽂件名和⽬标⽂件inode的映射关系
🌉软硬连接的⽤途:
- 硬链接 .和… 就是硬链接
- ⽂件备份
软连接
- 类似快捷⽅式
🚩总结

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