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在上篇博客当中#xff0c;我们对 文件系统 和 inode 做了初步了解#xff0c;本博客将在上篇博客的基础之上#xff0c;对于 文件系统当中的目录进行进步一阐述。
Linux - 进一步理解 文件系统 - inode - 机械硬盘-CSDN博客
目录 一个文件有一个 inode#xff0c;…前言
在上篇博客当中我们对 文件系统 和 inode 做了初步了解本博客将在上篇博客的基础之上对于 文件系统当中的目录进行进步一阐述。
Linux - 进一步理解 文件系统 - inode - 机械硬盘-CSDN博客
目录 一个文件有一个 inode每一个 inode 都是有自己的 inode 编号这个inode 编号只在自己当前所在分区当中有效。
inode 的划分是以 分区为单位的也就是说各个分区当中的 inode 是独立的inode 编号也是独立的。
虽然inode 当中存储了 这个文件的所有属性但是在这个inode 当中不会存储 文件名的。也就是说文件名压根就不属于 文件属性。
换言之如果我们想要访问一个文件如果这个文件名是在 inode 当中存储的那么对于操作系统来说用户就要告诉这个 操作系统 inode 是多少才能拿到 文件名。
但是如果是 小白用户压根就不知道 inode 的存在他知道 文件名而且我们日常在访问文件修改文件查找文件 的基本都是通过 文件名来操作的。
使用者从来没有关心过 inode 这个是什么使用者对于操作文件都是通过 文件名来操作的。
而文件名肯定是有重复的操作系统如何识别这些重复的文件其实靠的就是 目录我们知道有绝对路径 和 相对路径来找到某一个文件。
所以其实我们是通过 目录来找到各个文件的。
那么目录是什么呢 其实目录本质上也是一个文件 目录也是文件目录也有自己独立的 inode。也就是说目录也有自己的 属性。
那么在目录当中有内容吗
答案是有的。那么目录这个文件当中存储的是什么呢 目录的数据块当中存储的是 目录当中的文件的 文件名 和 各个文件对应的 inode 的映射关系。 所以一个文件的文件名不是存储在 这个文件的属性inode当中的文件的文件名不是这个文件的属性这个文件的文件名 和 这个文件对应的 inode 的映射关系 是存储在当前文件所以在目录的内容当中的。 所以比如 ls 这个命令在查找当前目录下的 文件和 目录的话其实就是在当前目录的内容当中找到 本目录下的 文件名 和 各个文件映射的 inode 关系根据命令行参数选项打印出这个文件对应的信息即可。 所以如果我们想要进入某一个目录当中那么这个目录就要有 x 权限当我们在某一个目录当中 创建一个新的文件或者是 要删除某一个文件需要这个目录有 w 权限。 因为就算我们在一个没有 w 权限的目录 执行路径 当中创建一个了一个新的文件但是这个文件的 文件名 和 这个文件对应的 inode 映射关系是不能再 保存在 这个 目录文件对应的数据块当中。 同样如果是这个目录是没有 r 读权限的那么这个目录当中的文件是不能访问的因为 要像访问一个文件或者是修改一个文件那么就要拿到这个文件的 inode 。但是因为目录文件是不给读的所以拿不到想访问文件的inode那拿不到 inode 怎么访问文件呢 而像是 绝对路径和相对路径也是同一个 根目录 或者是 当前目录 文件的数据块当中一层一层递归的方式来寻找的。
所以如果我们要想访问 当前目录当中的某一个目录的话就需要找到这个目录的 inode才能访问到这个目录文件。
但是要先找到这个 目录的 inode 就要在这个目录的上一层的 目录文件的数据块当中找到这个目录文件的 inode映射关系。
到这你可能就会想那么这不就递归了吗我们要想找到这个目录的 inode 就要一直往上去递归式的去寻找。
是的是递归式的寻找但是不是无穷无尽的递归因为 我们从任何路径当中 往上来递归式寻找的话一定可以找到一个目录 --- 根目录。
所以的目录都是从 根目录 衍生出来的。
所以绝对路径就是 先递归式的返回遍历到 根目录再根据 给出的绝对路径 来找到 对应文件。 相对路径就更简单了只要是当前目录路径已经被找到了只需要按照相对路径当中给出的路径来进行查找即可。
得出结论
在Linux 当中访问任何一个 路径都需要带上路径可能你在使用 ls 等等这些命令的时候没有带上路径但是同样也访问到了 目录文件或者是文件当中的内容。其实这些命令访问文件也是要 路径的只不过我们可以通过设置一些环境变量来 提前保存一些路径这些我们称之为 -- 默认路径系统就会默认从 这个路径当中来访问文件但是其实本质上也是 通过路径来访问到内容的。 而像上述要像递归到根目录的方式来查找 文件这种方式太慢了所以在 Linux 当中会把我们曾经访问过的或者是经常访问的 若干目录 已经这些目录当中的若干信息比如 文件映射的 inode文件名等等信息缓存一份。---- dentry缓存。
当我们需要访问 缓存当中存在的文件之时就可以直接从 缓存当中读取到 这个文件的 inode 等等信息直接访问到这个文件了不需要再去递归式的寻找 文件位置。
软链接 和 硬链接 我们先来看是如何创建一个 文件的 软链接 和 硬链接的
软链接; 上述就是创建一个 软链接此时就有一个 text_link 指向 text.c 文件了。
如果你查看这个 text_link 的属性你会查看到 这个 text_link 有 inode 说明这个 text_link是一个文件而且在这个文件的后面还有一个 数字你可以看到是1 你可以发现这个 text_link是有 inode的 说明这个 text_link是一个 文件而且在 这个 text_link 和 text.c 两个文件的访问权限 后面 还有一个 数字1 这个数字1 我们在后面 说到 硬链接的时候再叙述。
所以此时也就是相当于是 有一个 text_link 软链接文件指向了 text.c 这个文件。 硬链接 像上述就生成一个 硬链接文件。 同时这个 新生成的 text_link 硬链接文件也是有 inode 的但是这个 inode 是和 text.c 文件是一样的说明这个 硬链接不是一个独立的文件而且此时在 text_link 这个文件的 访问权限符 后面的 数字变成了2。
而且相信你还注意到 我们对应生成目标文件的 硬链接文件的目标文件也就是 text.c 这个文件。在文件访问权限符之后的数字在生成 硬链接文件之前本来是 1 的但是在生成 硬链接文件之后就变成了2。 对于上述的结果我们先不做阐述我们下来看看 生成 软链接文件 和 硬链接文件之间的语法是什么
其实都是使用 ln 这个语法但是吗如果是软链接文件需要带上 -s 这个选项参数其实这里的 -s 就是 Soft 软的这个单词的缩写。
如不带上 -s 这个选项那么默认就是 硬链接文件的生成方式。、
创建软链接和硬链接的语法
ln -s 被指向文件名 生成的目标指向文件的软链接文件名
ln 被指向文件名 生成的目标指向文件的软链接文件名ln -s text.c text_link #生成一个text_link 软链接文件指向 text.c 文件
ln text.c textlink #生成一个text-link 硬链接文件指向 text.c 文件 我们先来说说上述所说的 在文件访问权限符之后的 数字代表的是什么意义
其实这个数代表的意义是代表这个文件当前的硬链接个数。其实就是 当前 inode 的使用文件的引用计数 其实此时如果我们把同一个文件的 软链接文件 和硬链接文件 都创建出来 你会发现硬链接文件上图的text-link文件 和 链接的文件上图的text.c文件 的 inode 是一样的。
但是软连接文件的 inode 和 其他两个文件的 inode 是不一样的。
硬链接不是一样的独立的文件因为硬链接文件 没有独立的 inode。 理解硬链接 因为硬链接文件的 inode 和 链接的文件的inode是一样的。所以这两个文件的属性应该是一样的。
这里也侧面的证明了 文件的文件名是不在 文件的inode 当中存储的而是在目录当中存储的。
而所谓的建立硬链接本质上其实就是在特定的 目录的数据块当中新增 文件名 和 文件和inode 的映射关系。
简答来说就是在 目标文件所在目录的内容当中也就是在目录的数据块当中把 新按照目标文件生成的 硬链接文件的 文件名和 对应的 inode 映射关系保存到 目标文件所在目录的内容当中。 如果此时我们在 硬链接文件存在的情况下删除 这个硬链接文件链接的 目标文件的话会出现什么结果呢 上述是结果下述是删除 text.c 文件之前的结果 发现就算我们删除了text.c 这个文件但是硬链接文件并没有失效inode 还是和之前一样跟删除的 目标文件的 inode 保持一致并没有发生改变。 但是引用计数 变成了1因为此时 硬链接个数又变成了1个。 像上述这种先创建一个文件的 硬链接文件然后删除掉这个文件保存这个文件的硬链接文件这个操作被称之为 -- 取别名。 所以在每一个 inode 内部都有一个 作用于 当前 inode 硬链接个数的 引用计数。 而在目录当中保存了 每一个 文件名 对应 映射的 inode 的信息。 可以存在 不同的文件名映射到同一个 inode 当中。
所以现在我们可以有一个更好的对于 引用计数的概念不在是 硬链接文件个数了而是 有多少个 文件名 映射该 inode。 理解软链接
软链接文件当中你可以发现其实软链接文件是一个新创建的独立的文件。因为在创建之后有独立的 inode。所以软链接不会影响 链接的目标文件的 引用计数。
那么既然有 独立的 inode 也就意味着有独立的 数据块也就是说有独立的存储空间在这个文件当中要存储什么呢
存储的是 指向的目标文件的路径。
其实你可以理解为 在软链接当中存储的是 指向目标文件的 指针通过这个指针可以访问到 这个软链接指向的目标文件。 发现在text.c 当中重定向的字符串 aaaaa 通过 text-link 这个软链接文件也可以访问到。 所以既然存储的是指针那么就会有 野指针的情况当我们把软链接指向的 目标文件 删除之时那么这个 软链接文件当中存储的指针就会失效、 如上所说从蓝色的软连接文件名变成了红色的此时代表的意思就是已经出现连接错误了。 其实这个软链接特别像 windows 当中 程序的快捷方式。 当我们查看这些 程序的快捷方式的属性的话可以看见一个 目标的属性 其实这个就是我们上述所说的软链接当中存储的是 指向目标文件的 路径。 其实是一样的 。 为什么要有 软硬链接 我们日常使用的程序软件其实都不简简单单是一个 xx.exe 这种直接点击就能运行的程序。整个程序一般还是有自己的 配置文件或者是程序运行所需要的文件数据信息所以往往一个程序的 xx.exe 是藏在一个较深的路径当中 而如果我们想在当前目录下不在这个程序的 xx.exe 文件下直接运行这个程序的话就必须要带上绝对路径或者是 相对路径。
但是类似 D:/ProgramFiles(x86)/Huorong/Sysdiag/bin/xxx.exe 这行来运行这个可执行程序就太麻烦了所以可以使用 软连接的方式 创建快捷方式来调用这个可执行程序 同样按照上述的方式我们可以在Linux PATH 环境变量当中创建出我们自己或者是第三方的 程序的 软链接文件这样就可以直接 输入 文件名不用的现去在当前目录下创建 对应的 软链接文件都可以直接 调用 我们想安装的 程序的可执行文件了 此时我们就可以直接在任何路径下调用这个 我们刚刚安装的 程序了 所以这个软件安装到哪里都可以只要在 PATH 环境变量 指向的 系统默认的 路径目录当中创建了 这个程序的 软链接程序就可以随时随地调用这个程序了。 其次当你创建了一个新的目录那么你会发现这个目录的 硬链接个数是 2 个。其实你应该已经猜到为什么了 在上图当中就有一组 inode 和 文件名 的关系就是当前的dir 这个目录文件名 和 这个文件的inode 的映射关系。现在我们进入到这个目录当中查看这个目录当中所有文件包括隐藏文件 有一个 . 作为文件名的 文件很多读者应该知道这个 . 文件代表的是当前所在 所在目录的这个目录的文件。
也就是说在 dir 这个目录当中的 . 这个文件和 dir 这个目录文件 所映射的 inode 是一样的两个映射的是同一个 inode代表的是同一个文件。
而且如上图所示你可以发现 dir 和 dir当中的 . 这两个文件名的 inode 是相同的。
所以这里你就可以理解了 为了 每一个目录当中的 . 文件都可以代表的是 当前目录文件。
上述也提到了 .. 两个点的文件名这个文件代表的是当前目录的 上级目录文件和上级目录文件共用的是同一个inode。
所以按照这个推理的话在上述创建 dir 这个目录 所在目录应该就有 3 个 硬链接个数了因为在 dir 当中还有一个 .. 文件是映射的 这个目录 如上图所示ln_text 目录就是 dir 所在的目录是三个 硬链接个数。 同样你可以查看 / 根目录 的 硬链接个数 发现是一个很大数字因为在 / 目录当中已经创建了很多个 目录了每一个目录当中都有一个 .. 硬链接上 / 所以才会有这么多。 所以往后如果想知道某一个 目录当中有多少个 有效目录也就是想上述 dir 这样目录其实可以像上诉一样查看这个目录的 硬链接个数该目录的 硬链接个数 - 2 就是这个 目录当中的有效目录。 Linux 当中的目录结构是一个多叉树Linux 当中的文件系统是利用 上述的 硬链接方式来 维持多叉树当中每一个 结点当中的有 parent指针 和 指向当中结点的指针这样一个关系。我们称之为 -- 路径定位。实现目录间的切换。 然后使用在目录当中存储的 文件名 和 文件名所映射的 inode 来位置当前结点的孩子结点直接的关系。 在上述你可能有疑问为什么可以直接用一个目录的 硬链接个数来确定其中的 有效目录个数
就不怕 用户自己使用 ln 这个指令来对 这个目录文件进行 硬链接吗
其实不怕。因为 目录是不能使用 ln 创建硬链接的。 如上所示我们发现报错了报错信息是 链接不允许是 目录。
但是目录是可以建立 软链接的。 这里需要注意是如果你想删除某一个 软链接的话可以使用 rm 命令但是有的时候是删不掉的这个时候更多的使用的事 unlink 软链接文件名 这样的方式来进行删除软链接文件的。 为什么Linux 不给 目录建立硬链接 我们可以假设一下然后来考虑为什么。其实很简单就是一个循环引用计数的问题。 如上图所示dir 目录文件是 ln_text 目录文件的硬链接dir 就相当于是我们在某一个目录下 创建的一个ln_text 目录文件的 硬链接文件。
那么在上述 多叉树文件系统当中如果我想从 ln_text 找到 dir 这个目录的话从上图当中的红色路径就可以找到但是当我们找到 dir 之后它的 inode 又是 2和 ln_text 是一样的所以此时就会回去找到 ln_text 目录 又回到 最初的起点但是还是没有找到所以又会像之前一样往下递归找到 dir 目录·······
这不就是一个循环了吗
而上述说过 . 和 .. 两个文件不也是建立了 硬链接吗
这两个文件不是用户建立的是操作系统自己建立的它在建立之初因为 这两个文件和自己硬链接的文件 不会像上个例子一样 隔个十万八千里人家就是表示的当前目录和 上级目录所以这个在操作系统内部可以实现。但是如果放在很长的 文件系统多叉树结构当中就不好实现了。
换句话说操作系统自己能够 实现目录的硬链接本质上其实是 操作系统只相信自己不相信任何人包括 root 。 同样你也可以发现关于 . 和 .. 这两个文件是不能做 搜索操作的吗只能在 路径定位当中使用。 换言之操作系统之所以要 才上 循环引用的坑也要 弄出 . 和 .. 这两个文件就是为了引出 相对路径这个概念让我们更好的使用 文件系统。
