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磁盘文件管理
认识磁盘
抽象认识磁盘
磁盘划分
inode vs 文件名
软硬链接 磁盘文件管理
前面我们说了关于 Linux 文件系统中 “已打开的文件” #xff0c;但是在系统中可不光只有已打开的文件#xff0c;实际上#xff0c;系统中还存在很多没有打开的文件。
既…目录
磁盘文件管理
认识磁盘
抽象认识磁盘
磁盘划分
inode vs 文件名
软硬链接 磁盘文件管理
前面我们说了关于 Linux 文件系统中 “已打开的文件” 但是在系统中可不光只有已打开的文件实际上系统中还存在很多没有打开的文件。
既然有很多还没有打开的文件那么没有打开的文件存储在哪里呢
实际上这个问题我们也是知道的没有打开的文件存储在磁盘之中。
我们知道文件 内容 属性
那么我们站在单个文件的角度
我们要不要知道单个文件的大小呢我们要不要知道文件的属性呢
那么我们站在系统的角度
我们要不要知道总共有多少文件呢我们要不要知道还能存储多少数据呢如何可以快速的检索一个文件呢 上面的都是关于没有打开的文件的问题
认识磁盘 我们平时所说的内存是 “带电的”也就是数据是易失的。 如果内存断电的话那么里面的数据就丢失了。 而磁盘是永久的其实还有一些永久的存储介质例如SSD、U盘、光盘、磁带... 我们要知道由于计算机只认识二进制所以对于内存来说内存是带电的可以使用有无电来表示二进制。 那么对于磁盘来说如何表示呢而且磁盘是永久的也就是说有什么介质可以表示二态呢磁铁 磁铁本来就可以分为南北两极所以可以使用小的磁铁来表示。 磁盘结构 盘面 扇区 柱面磁道
磁盘的数据就存储到扇区里面而扇区的一般大小为 512 字节但是现在也有 4kb 扇区的磁盘。
所以如果要想找数据但是数据又存储到扇区里面那么要如何找呢 要想知道数据在哪个扇区那么首先当然需要确定对应的扇区在哪个盘片也就是知道对应的磁头。 那么知道了在哪个盘片上我们要想找一个扇区我们也需要知道对应的磁道。 知道对应的磁道后就可以找到对应的扇区了。 所以这种寻址方法也叫做CHS C表示柱面 H表示磁头磁头也对应的是盘面 S表示扇区
抽象认识磁盘 虽然磁盘上又 CHS 地址但是系统并不使用这种地址。 而是使用一种 LBAlogical block address其中不使用 CHS 地址主要是为了让系统与外设解耦 但是 CHS 可以转化为 LBA 地址其中 LBA 地址类似于一整个数组。 所以我们也可以将磁盘抽象理解为一整个数组 所以我们现在可以认为磁盘就是一整个大数组但是如果操作系统要对这么大的数组进程管理显然是不好管理的。 那么怎么办呢其实操作系统可以将这么大的数组划分为一段一段的小数组来进行管理只要管理好其中的一小块数组那么就可以管理好这么大的一整个数组也可以称为 “分治”。 所以就把 磁盘的管理 - 小分区的管理 磁盘划分
那么如何对这么大的数组进行划分呢 既然可以理解为数组那么其实也就是对数组的划分。 那么我们可以将前一部分划为为一组在将后一部分划分为一组。 也就像上面一样将一个 500G 的空间划分为三份。
那么就是对这些小的分区的管理。 然后下面可以接着划分我们将每一个分区又进行划分首先刚开始的位置放的是 Boot Block. Boot Block : 引导块。 作用用于加载操作系统的内核 后面的就是每一个 块组0 ... 块组n。 这里的 super block记录了文件系统中整体的信息包括大小、块大小、inode数量、已使用的块和inode数量等信息。 其实我们并不关注这个我们要知道文件的内容和属性存储以及如何快速知道哪一个块没有存储。
所以后面的内容才是我们关注的。 下面我们挨个介绍一下这些内容 在 Linux 中系统与磁盘的交互并不是以一个扇区内容为主而是以 4kb 为主这样做有两个原因 一般的扇区为 512 字节太小了所以可能会进行多次 IO 导致系统效率降低。 如果系统采用了磁盘的扇区大小为交互那么就和磁盘强相关了如果磁盘扇区变化那么系统代码也需要改变了所以为了实现解耦。 在 Linux 文件系统中文件的内容和属性其实是分开存储的而文件的内容就存储在 data block 中。 文件的属性存储在 inode table 中。 而其中一个文件对应一个 inode table只要找到 inode table 就可以拿到对应文件的属性。 Data Block就是文件内容存储的位置而 Date Block 就是多个 4kb 的集合。 inode Tbaleinode 大小为 128 字节inode里面存的是对应文件的属性所有文件的inode文件的集合都要有一个inode编号一般而言一个文件一个inode一个inode编号。 Block Bitmap是一个位图表示的是哪一个 data block 被使用或者是没有使用如果为 1 表示被使用如果为 0 表示没有被使用。 inode Bitmap也是一个位图表示的是 inode 是否被使用如果没有被使用那么就是 0否则就是 1。 Group Descriptor TableGDT是块组描述符里面记录了该块组的大小以及被使用了多少还有就是里面的 inode 数量被使用了多少还剩多少还有 block 个数被使用了多少还剩多少。
既然我们说了一个文件对应一个 inode而且再 Linux 中文件的属性和文件的内容是不在一款存储的。
一个文件的内容是有多有少而文件的内容存储再 data balck 中那么如果一个 data block 中存储不下怎么办呢
struct inode
{// 文件大小// 文件 inode 编号int block[15];// 可以存储 block 的使用情况...
} 实际上可以在 inode 里面存储 data block 的使用情况。 但是这里肯定是有问题的那就是如果一个文件的内容是几个G甚至是几十个G呢 那么 inode 里面一定是存储不下的 实际上data block 中不光可以存储数据还可以存储下一个 data block 的位置 所以通过 data block 中存储下一个 data block 那么就可以解决这个问题。 inode vs 文件名 通过上面的学习我们也就知道了 inode 是和文件一一对应的。 实际上 Linux 中实际上是没有文件名的只有 inode。 那么我们查找一个文件我们首先要找到对应的分区。 然后到分区里面找到对应的块组到块组里面的 inode block 找到对应的 inode。 然后找到里面文件的属性再找到 inode 里面对应的数据。
下面再回答几个问题 一个目录下是不是又很多文件但是这些文件是没有重复名字的 目录是文件吗是的那么目录也一定有自己的 inode有自己的 data block 。 但是实际上 inode 里面并不存储文件名inode里面只存储数据。 而文件名存储在 inode 使用的 data block 中block 中有 inode 与 文件名的映射 而文件名也是唯一的 inode 也是唯一的所以其实文件名与inode是互为Key值的。 而目录中的数据就是文件所以 data block 中保存的就是文件内容也就是目录中的文件。 那么目录中保存的是文件所i也就是保存的是其他文件的 inode 和文件名的映射。
所以我们再目录里面的各种操作可以如何理解 进入目录可以理解为到目录对应的 inode 中。 创建文件当时我们说创建文件需要有写权限那么就是需要我们到对应的 data block 中写入 inode 和对应文件名。 显示文件名与属性显示文件对应的 inode。 创建文件操作系统会帮我们做什么 当我们创建一个文件的时候操作系统会帮我们到特定的分区中的块组中的 inode bitmap 中找一个空的没有使用的 inode 然后写入文件的属性如果有数据的话那么还回分配对应的 data block。
删除文件操作系统会帮我们做什么呢 当我们删除一个文件的时候操作系统帮我们将该文件占用的 data block bitmap 给置0然后将该文件使用的 inode bitmap 也置为 0。
查看文件操作系统会帮我们做什么呢 查看一个文件的时候操作系统会帮我们将文件对应的 inode 的属性给显示出来如果需要显示内容的话那么操作系统还会帮我们将文件对应的内容找到然后将使用了的 data block 里面存储的数据给显示出来。 软硬链接
软硬链接
软硬链接是什么这里我们直接看一下软硬链接。
软连接 首先我们先创建一个任意文件。 下面我们使用软连接将该文件与一个文件链接起来。
ln -s 目标文件 链接文件 上面这个就是软连接的命令。 ln 表示 link链接的意思。 -s 表示soft要进行软连接。
下面看一下操作
[lxyhecs-165234 linux106]$ touch file.txt
[lxyhecs-165234 linux106]$ ll
total 0
-rw-rw-r-- 1 lxy lxy 0 Oct 12 07:42 file.txt
[lxyhecs-165234 linux106]$ ln -s file.txt soft
[lxyhecs-165234 linux106]$ ll
total 0
-rw-rw-r-- 1 lxy lxy 0 Oct 12 07:42 file.txt
lrwxrwxrwx 1 lxy lxy 8 Oct 12 07:43 soft - file.txt // 这个就是软链接后的文件
软链接后 soft 文件指向 file.txt 文件。
硬链接 我们还是创建一个文件。 然后使用硬链接。
link 目标文件 链接文件 上面 link 就表示是硬链接 然后后面跟的是想要将链接文件链接到木匾文件上。
下面看一下操作
[lxyhecs-165234 linux106]$ touch hardFile.txt
[lxyhecs-165234 linux106]$ ll
total 0
-rw-rw-r-- 1 lxy lxy 0 Oct 12 07:42 file.txt
-rw-rw-r-- 1 lxy lxy 0 Oct 12 07:46 hardFile.txt
lrwxrwxrwx 1 lxy lxy 8 Oct 12 07:43 soft - file.txt
[lxyhecs-165234 linux106]$ link hardFile.txt hard
[lxyhecs-165234 linux106]$ ll
total 0
-rw-rw-r-- 1 lxy lxy 0 Oct 12 07:42 file.txt
-rw-rw-r-- 2 lxy lxy 0 Oct 12 07:46 hard
-rw-rw-r-- 2 lxy lxy 0 Oct 12 07:46 hardFile.txt
lrwxrwxrwx 1 lxy lxy 8 Oct 12 07:43 soft - file.txt 上面操作结束后hard 就是 hardFile 文件的硬链接。
上面就是软硬链接。
软硬链接的区别
但是他们有什么不同呢
当我们在查看文件的时候我们可以 ls/ll 后面带一个选项 -i-i 表示显示文件的 inode 标号。
我们都知道inode 和文件是一一对应的如果inode 不同表示不同的文件inode相同表示相同的文件。
那么我们在仔细看一下下面的软硬链接的文件
[lxyhecs-165234 linux106]$ ll -i
total 0
1716544 -rw-rw-r-- 1 lxy lxy 0 Oct 12 07:42 file.txt
1716546 -rw-rw-r-- 2 lxy lxy 0 Oct 12 07:46 hard
1716546 -rw-rw-r-- 2 lxy lxy 0 Oct 12 07:46 hardFile.txt
1716545 lrwxrwxrwx 1 lxy lxy 8 Oct 12 07:43 soft - file.txt
这里的 soft 是 file.txt 的软连接。
这里的 hard 是hardFile.txt 的硬链接。
那么我们看一下 inode 编号 软链接的inode 编号是不同的那么就表示软连接的文件是独立的而软连接里面保存的就是目标文件的路径。 硬链接的 inode 和其目标文件的 inode 编号是相同的那么说明硬链接的文件和其木匾文件使用的是同一个inode 那么也就是硬链接不是一个独立的文件。
软硬链接的作用
首先我们可以看一下软连接的
当我们现在有一个路径比较深的文件那么我们总是想要在当前文件下执行那么我们就可以在当前文件下创建一个目标文件软连接然后可以执行。
下面我们在当前目录下创建一个 user/bin/目录。
该目录里面有一个 Print 的可执行程序。
我们在当前目录下使用软连接将 ./user/bin/Print 文件与 Print 文件链接起来。
这样我们就可以在当前文件下比较方便的
[lxyhecs-165234 linux106]$ tree user/
user/
└── bin└── Print
[lxyhecs-165234 linux106]$ ln -s ./user/bin/Print Print
[lxyhecs-165234 linux106]$ ll -i
total 4
1716544 -rw-rw-r-- 1 lxy lxy 0 Oct 12 07:42 file.txt
1716546 -rw-rw-r-- 2 lxy lxy 0 Oct 12 07:46 hard
1716546 -rw-rw-r-- 2 lxy lxy 0 Oct 12 07:46 hardFile.txt
1716549 lrwxrwxrwx 1 lxy lxy 16 Oct 12 08:05 Print - ./user/bin/Print
1716545 lrwxrwxrwx 1 lxy lxy 8 Oct 12 07:43 soft - file.txt
1716547 drwxrwxr-x 3 lxy lxy 4096 Oct 12 07:59 user 这个应用呢就是 windows 上的快捷方式。
下面我们在看一下硬链接的 实际上硬链接的使用没有软链接那么多。 但是我们在创建一个硬链接看一下
[lxyhecs-165234 linux106]$ touch file.txt
[lxyhecs-165234 linux106]$ ll
total 0
1716544 -rw-rw-r-- 1 lxy lxy 0 Oct 12 08:14 file.txt
[lxyhecs-165234 linux106]$ link file.txt hard
[lxyhecs-165234 linux106]$ ll -i
total 0
1716544 -rw-rw-r-- 2 lxy lxy 0 Oct 12 08:14 file.txt
1716544 -rw-rw-r-- 2 lxy lxy 0 Oct 12 08:14 hard 这里仔细观察一下权限后的数字。 在我们还没有链接之前呢这个数字是1但是当我们链接之后这个数字就变成2了。 实际上呢这个数字就是硬链接的数也就是表示该文件有几个硬链接。 我们下面继续创建一个目录文件。
[lxyhecs-165234 linux106]$ mkdir lib
[lxyhecs-165234 linux106]$ ll
total 4
1716544 drwxrwxr-x 2 lxy lxy 4096 Oct 12 08:17 lib
这里我们看到创建的目录文件这个值默认是 2为什么 其实这里我们仔细一想就可以明白目录文件里面有两个隐藏文件。 其中一个就是 . 文件 . 文件他也是文件我们可以看一下 . 文件的 inode。
1716544 drwxrwxr-x 2 lxy lxy 4096 Oct 12 08:17 lib
[lxyhecs-165234 linux106]$ ll -ai lib
total 8
1716544 drwxrwxr-x 2 lxy lxy 4096 Oct 12 08:17 .
1716543 drwxrwxr-x 3 lxy lxy 4096 Oct 12 08:17 .. 这里看到 . 文件的 inode 与 lib 文件的 inode 是相同的表示 . 文件是该目录文件的硬链接。
那么下面我们到 lib 里面再创建一个目录
[lxyhecs-165234 linux106]$ ll -i
total 4
1716544 drwxrwxr-x 3 lxy lxy 4096 Oct 12 08:21 lib
[lxyhecs-165234 linux106]$ ll -ai ./lib/dir/
total 8
1716545 drwxrwxr-x 2 lxy lxy 4096 Oct 12 08:21 .
1716544 drwxrwxr-x 3 lxy lxy 4096 Oct 12 08:21 .. 这里我们可以看到 lib 目录的属性也可以看到 lib 目录里面的 dir 里面的文件属性。 而此时的 lib 目录的硬链接数变成3了为什么 而 dir 里面的 .. 文件的 inode 与 lib 的inode 是相同的。 所以dir目录里面的 .. 文件指向了 lib 文件。 而 dir 里面的 .. 文件也就是上级目录正是 dir 文件。 这里也可以让我们再一次理解到 . 文件和 .. 文件。
