文件系统（精讲）
目录
理解硬件
CHS寻址方式
磁盘管理
引入文件系统
inode
Block Bitmap
inode Bitmap
GDT
Super Block
目录与文件名
路径解析
路径缓存
软硬链接
软链接
硬链接
软硬链接的区别
理解硬件
在普通的计算机里用得最多的就是磁盘，只是现在的笔记本电脑用的基本上是固态硬盘，但是台式电脑和企业级还在用磁盘，因为容量大，便宜的优点。
由这个图我们可以知道一个盘是由很多个磁道组成的，而且每个磁道围着主轴构成了一个个同心圆，而为了方便又给每个磁道划分了扇区，这样我们的磁头就可以快速定位到每个扇区，从而达到读写的目的。
CHS寻址方式
这个图很清晰，我们可以知道一个盘一个盘围着主轴旋转，而且每一面都是可以存储数据的，还有一个机械臂杆，控制所有磁头，用来读写数据，磁头都是一个需要转，其他都会跟着转的。硬盘存储的基本单位是扇区（512字节）。读的时候机械臂杆控制磁头寻找需要的扇区，然后连同一整个柱面的数据都会被磁头读取，修改之后，又会连同一整个柱面写回去。
问题：512字节写入到某一个扇区中，磁盘应该如何转动？
我们可以结合上面的图来看，就能知道磁盘的转动。首先，磁头随着机械臂杆的控制前后寻找需要的磁道（柱面），然后盘片朝着一个方向旋转，由磁头寻找到需要的扇区，找到扇区后，因为有很多个磁头，需要定位一个磁头。这样就精准找到了需要找到的磁头。柱面、磁头、扇区。由这三个变量定位找到扇区，这种寻址方法就叫做CHS寻址。
磁盘管理
看图，这是我们小时候经常玩的磁带，它有一条一条的磁带，有时我们还经常把他拉出来，其实这里面就是保存的数据，我们拉出来之前在这个容器里面是一个一个的同心圆，但将他拉出来之后，就能被拉直成一条线，这样可以看出，他的本质就是一个线性结构，是个数组，磁盘其实也是一样的。
拉开之后就是一个数组，我们将他管理起来就是用一个数字----数组下标！！！
有一个小细节就是扇区并不和数组下标一样从0开始，而是从1开始的，但柱面和磁头就是从0开始的。
引入文件系统
文件系统（OS）访问磁盘并不是以扇区为单位，而是以“块”为单位，一个块有8个扇区，一般是4KB（可以调整）。文件系统使用磁盘块，以4KB为单位。
而分块管理又会有些难度，所以又在块里面分了组，以此类推，直到能够管理好为止。这种思想就是“分而治之”。我找到一个图，能够很形象地体现这种思想。
基本单位数是4KB。文件由内容和属性构成的，内容就是Data Blocks。在Linux中，任何正常文件都有自己的文件属性集合。每个文件属性其实就是一个结构体，只是每个结构体的值不一样，但是都需要类型，大小，权限等属性，所以就创建了一个结构体，我们称这个结构体为inode，而且大小都是固定的，一般是128字节。
inode
就是一个struct，里面存储着这个文件的信息，比如type、size、priority等等，而且每个文件的inode都是一样大的，只是储存的内容不同，但是文件名不会储存在inode中，因为每个文件的文件名不一样，这些文件名不一样的话就不能保证inode大小设置一样。如果我们得到一个inode，那就可以找到文件。
Block Bitmap
我们看这个就对应上面那副图来看，Block Bitmap就是“块位图”，而块的基本单位是4KB，在Data Block里面存储的就是文件的内容，而块位图就是记录Data Block里面每个块的存储情况。位图是与数据块一一对应的，如果数据块的块被占用，那么位图就会置1，表示已经占用。我这样一解释，应该还是很好理解的。
inode Bitmap
这个就是inode位图，记录着inode的使用情况，参照块位图，一样的，也是一一对应。每一个比特位标记一个inode的是否空闲。
GDT
块组描述符，描述块组属性信息，记录着每个块组描述符的信息，比如哪里开始是inode位图，哪里开始是Block位图，还有多少个空闲，有多少已经被占用。
Super Block
超级块，这个是记录着整个文件系统的所有信息，对于文件系统来说至关重要，所以，在一个区里面分组会有一部分前面都有超级块，如果有一个不小心被删除，那么其他的只需要复制粘贴覆盖他就好了。由此我们还能知道一些东西：格式化！格式化平常就知道不能格式化，否则数据就全没了，那是为什么呢？这是因为格式化的本质就是写文件系统的管理信息，比如让这些块组描述符全部为0，那数据不就全消失了嘛。
目录与文件名
上面交代了只要知道inode就能找到文件，可是在平时，我们都是用文件名来找文件的啊，没有谁用inode寻找文件吧，目录是文件吗？？？其实目录也是文件，在磁盘上是没有目录的概念的，在它看来，所有文件都是文件内容加属性。而且文件内容保存的是文件名与inode的映射关系。所以我们打开一个文件就必须要找到他的目录，然后访问内容，通过文件名映射到inode，拿到inode再去找文件。
路径解析
通过上面的分析我们可以知道我们需要打开一个文件的话，必须要打开它的目录，那打开它的目录也要打开它目录的目录，以此类推..我们需要通过路径打开所有目录，才能打开这个文件。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 到目标文件。这个过程就是路径解析。
路径缓存
我们可以了解到，要找到文件的话必须从根目录开始进行解析，原则上是这样的，但是太慢了，所以Linux会缓存历史路径为一个树状的结构，这个结构体是struct dentry。
软硬链接
软链接
话不多说，我们看代码就明白了。
由此可以看出code-soft就是code.c的软链接，那么软链接有什么用呢？我们再看个图 
我们可以看到这两个文件的inode是不一样的，这代表着这两个文件时单独的两个文件， 在生活中的应用其实就是快捷方式，快捷方式就是单独的文件。但是软链接只是源文件的一个标记，如果源文件被删除，那么这个链接文件就不能独立存在，虽然文件名保留了，但里面的内容却不能执行了。
硬链接
看图：
我们通过这个命令创建了一个文件的硬链接。我们在用ls来看看细节的东西。 
我们看到源文件和链接文件他们的inode是一样的，他们共用一个inode，而且可以看到权限位后面的那一位变成了2。其实，硬链接文件就是源文件的别名，一个源文件有几个别名，硬链接数就是几。code.c这个文件有两个别名，硬链接数就是2。与软连接不同的是，当硬链接的源文件被删除后，硬链接文件仍能正常执行，只是文件的链接数减少了一个，因为此时该文件的文件名少了一个。能够起到文件备份的作用。
这个代码我们创建了一个目录，为什么只是创建了一个目录，他的硬链接数就是2呢？
我们进入dir目录，发现每个目录下都有.和..这两个隐含文件，分别代表当前目录和上级目录。
小tips：一个目录下相邻的子目录数等于该目录的硬链接数减2。
软硬链接的区别
- 软链接文件是独立的文件，有单独的inode，但是硬链接没有。
- 软链接相当于快捷方式，而硬链接本质没有创建文件，只是建立了一个文件名和已有的inode的映射关系，并且写入了当前目录。