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[文件系统]文件系统学习笔记（一）---基本概念以及inode

2024-07-30 15:54:55   223人阅读

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。

 

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  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
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