文件系统

文件系统

文件系统是OS中负责管理持久数据的子系统，也就是负责把用户的文件存到磁盘硬件中，即使计算机断电了，磁盘里的数据并不会丢失，所以可以持久化地保存文件。文件系统的基本数据单位是文件，它的目的是对磁盘上的文件进行组织管理。

Linux最经典的一句话是“一切皆文件”，不仅普通的文件和目录，就连块设备、管道、socket等，也都可以通过文件接口访问。

文件和目录是按照层次关系管理的，这种结构可以用树表示。文件夹中包含了子文件夹或者文件，这样就形成了一个树的结构。不过也有一些特殊情况，例如团队在协同工作时会共享一些信息，两个人有着不同的目录，但是可以共享同一份文件。

Linux文件系统会为每个文件分配索引结点（inode）和目录项（directory entry）这两个数据结构。索引结点用来记录文件的元信息，比如inode编号、文件大小、访问权限、时间戳、数据在磁盘的位置等。目录项用来记录文件的名字、索引结点指针以及与其它目录项的层级关联关系。多个目录项关联起来，就会形成目录结构；磁盘上的目录记录会持久保存，而内核维护的目录项缓存保存在内存中。

由于索引结点在同一文件系统内唯一标识一个文件，而目录项记录着文件名，所以目录项和索引结点的关系是多对一。也就是说，一个文件可以有多个别名，例如，硬链接的实现就是多个目录项中的索引结点指向同一个文件。

硬链接与软链接

链接简单说实际上是一种文件共享的方式，主流文件系统都支持链接文件。链接简单地理解为Windows中常见的快捷方式，Linux中常用它来解决一些库版本的问题，通常也会将一些目录层次较深的文件链接到一个更易访问的目录中。

链接分为硬链接（hard link）和软链接（symbolic link）。从使用的角度讲，两者通常都与正常的文件访问方式一样，支持读写，如果目标是可执行文件的话也可以直接执行。

硬链接通过同一个inode指向原始文件，软链接通过保存的路径指向原始文件。但是，当原始文件在同一文件系统内重命名或移动后，inode不会改变，所以硬链接还是正确的；软链接保存的路径如果不再有效，就无法访问目标。