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【文件系统】

news 来源：原创 2025/5/14 5:22:42

一. 磁盘的物理结构

机械硬盘内部有一个或多个高速旋转的盘片，盘片一般由铝合金或玻璃等材料制成，表面涂有一层磁性材料。盘片被划分成许多同心圆，这些同心圆被称为磁道。每个磁道又被进一步划分为多个扇区，扇区是磁盘存储数据的最小单位，通常每个扇区的容量为 512 字节或 4KB。
磁头是机械硬盘中用于读写数据的部件，它通过电磁感应原理来实现数据的读写。当需要读取数据时，磁头会感应到盘片上磁性材料的磁场变化，并将其转换为电信号，然后传输给计算机的其他部件进行处理。写入数据时，磁头会根据要写入的数据内容，产生相应的磁场，改变盘片上磁性材料的磁化状态，从而将数据记录在盘片上。

二. 文件系统

文件区：保存所有文件内容的数据。记录要保存所有文件内容的块号，块号*8就是该文件的起始扇区，然后就可以转化成CHS地址。
块位图：文件区有多少个块，块位图就有多少个比特位，文件区中哪个块保存了数据对应的比特位就为1。（1kb=1024B(字节)=8*1024bit(比特)）
i节点表：保存所有文件属性，文件大小、所有者、最近修改时间。文件属性类型都是一样的，只不过属性类型对应的值不一样，Linux中文件属性定义成结构体变量struct inode，inode类型的结构体变量大小一般为128B。(4*1024)/128 = 32所以1个块可以存储32个文件的属性。

struct indoe
{
    int size;
    ...
    int inode_number;
    int databack[N];
}

inode位图：一个比特位对应一个inode。

ll -li xxx：查看inode中文件标识，也就是inode_number。

在磁盘中存储的文件属性和内容都没有存储文件名，但是在用户层是输入文件名，Linux内核如何做到的？

     在Linux中目录是文件，Linux将目录下文件名和inode编号的映射关系作为目录文件的内容存储到磁盘中，Linux内核通过inode编号找到该文件属性在磁盘中存储的数据，indoe结构体中的databack数组存储的是该文件所有的块号，将块号转换成CHS地址，然后就能够读取到文件数据。

目录去掉’r’权限，读不到目录文件中的文件名与inode编号的映射关系，也就在磁盘上无法找到该文件；

目录去掉’w’权限，无法向目录文件中写入文件名与inode编号的映射关系，也就无法新建文件。

要想找到myshell文件就得知道"myshell"与inode编号映射关系，所以要先找到linux文件，要想找到linux文件先要找到qian文件，要想找到qian文件先要找到home文件，想要找到home文件就要先找到根目录，根目录的inode编号是操作系统设计是制定好的。

三. 软硬链接

3.1软链接

Linux中的软链接和Windows中的快捷方式一样，将软链接文件删除，目标文件不会受影响，因为软连接文件是独立的文件，有自己的inode编号，软链接文件内容是目标文件的路径字符串。但是将目标文件删除，软链接文件会受影响。

软链接意义：可执行程序所处路径很复杂不易找到，这时就可以通过软连接链接目标文件，直接运行软链接文件。

3.2硬链接

硬链接是该目录文件中添加一个新的文件名与目标文件inode编号的映射，目标文件的文件属性struct inode{};中引用计数++。删除目标文件还是硬链接文件并不会互相影响，只是struct inode{};中的引用计数会–。

3.2.1硬链接的意义

dir目录文件引用计数是3，".“代表当前目录，当cd. 时就是要打印dir目录文件内容。”…"代表上级目录，进入到dir下的a目录中，cd…就是要打印dir目录文件内容。在dir目录文件中添加’.‘与dir目录文件inode编号建立映射关系，在dir目录下的a目录文件添加’…'与dir目录文件inode编号建立映射关系。