linux 文件系统
基本概念准备
块设备与字符设备
块设备与字符设备都属于物理外设
- 块设备是随机对数据片段进行读写的
- 字符设备是以顺序对数据片段进行读写的
磁盘、CD-ROM盘、闪存就属于块设备。键盘、串口属于字符设备。
扇区与块
- Sector： 扇区是块设备的最小寻址单元，也就是说，是物理上的最小单元
- Block： 块是文件系统进行IO的最小单元，就是说，块是逻辑上的最小单元
由此看来，扇区与块的关系就很清晰了，块一定是扇区整数倍，而且一定要小于内存中一个页的长度。通常扇区的大小是512字节。
inode概述
Inode 是文件系统中最重要的一个结构。记录了文件相关的所有信息，也就是我们常说的 meta 信息。包括：文件类型、权限、所有者、大小、 atime 等：
文件系统存在硬盘上，硬盘的最小单位称为"扇区"(Sector)。每个扇区存储512字节（0.5KB)
操作系统读取硬盘时，不会一个个扇区读取，这样效率太低，而是一次性连续读取多个扇区，即一次性读取一个"块"(block),这种由多个扇区组成的"块",是文件存取的最小单位。"块"的大小，一般为4KB，即连续8个sector组成一个block。
文件数据都存储在"块"中，那么很显然，我们需要找到一个地方存储文件的元信息，比如：文件的创建者，文件的创建日期，文件的大小等等。这种存储文件元信息的区域就叫做inode（index node即索引节点）。
inode的内容:
- 文件的字节数
- 文件所有者的id即User id
- 文件的组id即Group id
- 文件的读、写、执行权限
- ** 文件的时间戳，共有三个：ctime指inode上一次变动的时间，mtime指文件内容上一次变动的时间，atime指文件上一次打开的时间。**
- 链接数，即有多少文件名指向这个inode
- 文件数据block的位置
可以用stat命令，查看某个文件的inode信息：
stat example.txt
note:为什么文件名不存在inode里面呢？下面解释：
inode大小
inode也会消耗硬盘空间，所以硬盘格式化的时候，操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区，存放文件数据；另一个是inode区（inode table），存放inode所包含的信息
每个inode节点的大小，一般是128字节或256字节。inode节点的总数，在格式化时就给定，一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。假定在一块1GB的硬盘中，每个inode节点的大小为128字节，每1KB就设置一个inode，那么inode table的大小就会达到128MB，占整块硬盘的12.8%。
查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量，可以使用df命令。
df -i
查看每个inode节点的大小，可以用如下命令：
sudo dumpe2fs -h /dev/hda | grep "Inode size"
由于每个文件都必须有一个inode，因此有可能发生inode已经用光，但是硬盘还未存满的情况。这时，就无法在硬盘上创建新文件。
inode编号
每个inode都有一个编号，操作系统用inode编号来识别不同的文件。
这里值得重复一遍，Unix/Linux系统内部不使用文件名，而使用inode号码来识别文件。对于系统来说，文件名只是inode编号便于识别的别称或者绰号。表面上，用户通过文件名，打开文件。 实际上，系统内部这个过程分成三步：
首先，系统找到这个文件名对应的inode编号；
其次，通过inode编号，获取inode信息；
最后，根据inode信息，找到文件数据所在的block，读出数据。
使用ls -i命令，可以看到文件名对应的inode号码：
ls -i example.txt
硬链接 & 软连接
一般情况下，文件名和inode编号是"一一对应"关系，每个inode编号对应一个文件名。但是，Unix/Linux系统允许，多个文件名指向同一个inode编号。这意味着，可以用不同的文件名访问同样的内容；对文件内容进行修改，会影响到所有文件名；但是，删除一个文件名，不影响另一个文件名的访问。这种情况就被称为"硬链接"（hard link）。
ln 源文件 目标文件
运行上面这条命令以后，源文件与目标文件的inode号码相同，都指向同一个inode。inode信息中有一项叫做"链接数"，记录指向该inode的文件名总数，这时就会增加1。反过来，删除一个文件名，就会使得inode节点中的"链接数"减1。当这个值减到0，表明没有文件名指向这个inode，系统就会回收这个inode号码，以及其所对应block区域。
文件A和文件B的inode号码虽然不一样，但是文件A的内容是文件B的路径。读取文件A时，系统会自动将访问者导向文件B。因此，无论打开哪一个文件，最终读取的都是文件B。这时，文件A就称为文件B的"软链接"（soft link）或者"符号链接（symbolic link）。
文件A依赖于文件B而存在，如果删除了文件B，打开文件A就会报错："No such file or directory"。这是软链接与硬链接最大的不同：文件A指向文件B的文件名，而不是文件B的inode号码，文件B的inode"链接数"不会因此发生变化。
inode的特殊作用
由于inode号码与文件名分离，这种机制导致了一些Unix/Linux系统特有的现象。
- 有时，文件名包含特殊字符，无法正常删除。这时，直接删除inode节点，就能起到删除文件的作用。
- 移动文件或重命名文件，只是改变文件名，不影响inode号码。
- 打开一个文件以后，系统就以inode号码来识别这个文件，不再考虑文件名。因此，通常来说，系统无法从inode号码得知文件名。
- 最后的inode功能使得软件更新变得简单，可以在不关闭软件的情况下进行更新，不需要重启。因为系统通过inode号码，识别运行中的文件，不通过文件名。更新的时候，新版文件以同样的文件名，生成一个新的inode，不会影响到运行中的文件。等到下一次运行这个软件的时候，文件名就自动指向新版文件，旧版文件的inode则被回收。
