[文件系统]文件系统学习笔记（一）---基本概念以及inode

1，文件系统基本概念

文件系统是一种用来存储和组织计算机文件、目录及其包含的数据的方法，它使文件、目录以及数据的查找和访问得到简化。

2，硬链接和软链接的区别

硬链接和软链接的区别

–        符号链接

–        ln –s file1 file2

•       目录项，内容为指向文件名的指针，并不存在其他数据。目标文件删除时，符号链接仍然继续保持。使用了一个独立的inode。Inode的数据段包含了一个字符串，给出了链接目录的路径。（相当于windows中的快捷键）

–        硬链接

–        ln file1 file2

•       与原文件共用一个inode，增加引用计数。新建或者删除硬链接，则相应的增加或减小该引用计数。为0时，删除源文件；

•       dentry还是不一样，inode是一样

3，struct inode结构体

这里虚拟文件系统里的inode节点是指内存里的inode节点，包含了一些实际硬盘上的inode节点所没有的信息。

[cpp] view plaincopy

1. <pre name="code" class="cpp"><fs.h>
2. struct inode {
3. struct hlist_node i_hash;
4. struct list_head i_list;
5. struct list_head i_sb_list;
6. struct list_head i_dentry;
7. unsigned long i_ino;    //每个inode的唯一编号
8. atomic_t i_count;<span style="white-space:pre">   </span>//记录使用该inode的进程的个数
9. unsigned int i_nlink;<span style="white-space:pre">   </span>//使用该inode的硬连接的个数
10. uid_t i_uid;<span style="white-space:pre">        </span>//文件的user
11. gid_t i_gid;<span style="white-space:pre">        </span>//文件的group
12. dev_t i_rdev;<span style="white-space:pre">       </span>//当该inode表示设备文件的时候表示与哪个设备文件通信，只是一个数字
13. unsigned long i_version;
14. loff_t i_size;   <span style="white-space:pre">       </span>//文件的长度，以字节大小表示
15. struct timespec i_atime;     //文件最后访问时间
16. struct timespec i_mtime;<span style="white-space:pre">    </span>//文件最后修改时间
17. struct timespec i_ctime;         //最后修改inode结构本身的时间
18. unsigned int i_blkbits;
19. blkcnt_t i_blocks;<span style="white-space:pre">      </span>//文件按块计算的长度
20. umode_t i_mode;<span style="white-space:pre">         </span>//文件的权限
21. struct inode_operations *i_op;<span style="white-space:pre">  </span>//inode操作，创建连接，文件重命名，在目录下创建文件，删除文件
22. const struct file_operations *i_fop; /* former ->i_op->default_file_ops */   //文件内容的操作，设置文件位置指针等等
23. struct super_block *i_sb;
24. struct address_space *i_mapping;
25. struct address_space i_data;
26. struct dquot *i_dquot[MAXQUOTAS];
27. struct list_head i_devices;
28. union {
29. struct pipe_inode_info *i_pipe;  //管道
30. struct block_device *i_bdev;<span style="white-space:pre">    </span>//块设备
31. struct cdev *i_cdev;<span style="white-space:pre">        </span>//字符设备
32. };
33. int i_cindex;
34. __u32 i_generation;
35. unsigned long i_state;
36. unsigned long dirtied_when; /* jiffies of first dirtying */
37. unsigned int i_flags;
38. atomic_t i_writecount;
39. void *i_security;
40. };

i_mapping成员指向该文件所在的内存空间，要访问该文件的实际内容则通过该成员访问,address_space用于管理文件映射到内存的页面。

inode结构中的i_mapping成员的目的是缓存文件的内容，对文件的读写操作首先在i_mapping包含的缓存里寻找文件的内容，如果有缓存，对文件读写操作可以直接从缓存中获取，而不用再去物理硬盘读取，写操作也是首先写到缓存，然后在合适时机由缓存写到磁盘。

每个inode有一个i_list成员，用于将inode存储在一个链表中，根据inode状态，它有三种主要情况
（1）inode在内存中，未关联到任何文件，处于非活动状态
（2）inode在内存中，正在由一个或者多个进程使用，通常表示一个文件，此时i_count和i_nlink都大于0。
文件内容和底层元数据都于底层磁盘上的信息相同，
（3）inode处于活动使用状态，其数据内容已经改变，与存储介质上的内容不一样，这种状态的inode节点为脏的。

superblock是用于管理该文件系统中所有的inode相关信息的，比如增加inode，每个inode的起始地址等等。

如果一个分区大小为1GB，每个block为4KB，一个inode为128B，并假设平均每个文件占用2个block。那么inode的数量为1GB/(8KB+128B)=129055.5，即129055。那么inode table的大小为129055*128B=15.75MB。所以按照这样的规划，如果一个1GB的磁盘，那么格式化后，就已经有15.75MB被使用了。

3，查看文件inode信息的命令

stat命令