索引節(jié)點、硬連接和連接計數(shù)的連接

pengchenghu

索引節(jié)點、硬連接和連接計數(shù)
unix里文件由兩部分組成，data part為數(shù)據(jù)部分，filename part為文件名部分。data
part有一個概念為inode，inode指向文件在磁盤的存儲位置block，以及文件的權(quán)限等信息。 filename
part里有文件名和相關(guān)的inode。
可以有多個文件名都指向同一inode，于是這些文件名被稱為hard link。
另外，還有一種特殊類型的文件，它的data part為一path，該path指向另一個文件。操作系統(tǒng)把對該特殊文
件的操作如打開、讀、寫等都redirect到該特殊文件所指向的那個文件。于是該特殊文件被稱為symbolic link
索引節(jié)點inode：
引用：unix為每個文件分配一個稱為索引節(jié)點的號碼inode，可以將inode簡單理解成一個指針，系統(tǒng)是通過索引節(jié)點(而不是文件名)來定位文件物理存儲位置。
例如：
新建mytext文本文件，其內(nèi)容只有一行：
This is my file.
1、當然這行文字一定是存儲在磁盤數(shù)據(jù)區(qū)某個具體位置里(物理上要通過磁頭號、柱面號和扇區(qū)號來描述，在本例中假設(shè)分別是1、20、30)。
2、假設(shè)其inode是262457，那么系統(tǒng)通過一段標準程序，就能將這個inode轉(zhuǎn)換成存放此文件的具體物理地址(1磁頭、20柱面、30扇區(qū)），最終讀出文件的內(nèi)容：“This is my file.”
3、所以inode是指向一個文件數(shù)據(jù)區(qū)的指針號碼，一個inode對應(yīng)著系統(tǒng)中唯一的一片物理數(shù)據(jù)區(qū)，而位于兩個不同物理數(shù)據(jù)區(qū)的文件必定分別對應(yīng)著兩個不同的inode號碼。
硬連接hardlink：
1個inode號碼肯定和一個文件的data part一一對應(yīng)。那么一個文件系統(tǒng)中兩個或更多個不同的filename part能否對應(yīng)同一個文件呢？答案是肯定的。
我們知道inode號碼是記錄在filename part中的，我們可以使兩個或多個文件的filename part具有相同的inode值，實際上就使它們對應(yīng)著同一個文件。
有幾個filename part具有相同的inode號，我們就說這個文件有幾個硬連接(hardlink)，
對于普通文件，ls -l命令的連接計數(shù)count域的數(shù)值就是本文件擁有的硬連接數(shù)。硬連接可以通過ln命令建立，
例如：
# ln /home/zyd/mytext hardlink_mytext
就建立了一個新的文件hardlink_mytext，這個文件的inode同樣是262457。建立硬連接實際上只是增加了一個filename
part，但并為復(fù)制data part，原文件的data
part由兩個文件共享。這一方面能夠節(jié)約大量磁盤空間，同時可以保證兩個文件能同步更新。
'ls -il'可以顯示文件的inode(在下面最左邊)：
262457 -rw-rw-r-- 2 zyd zyd 17 Nov 3 14:50 hardlink_mytext
262457 -rw-rw-r-- 2 zyd zyd 17 Nov 3 14:50 mytext
文件拷貝命令與硬鏈接的區(qū)別：
# cp /home/zyd/mytext newfile
262456 -rw-rw-r-- 1 zyd zyd 17 Nov 3 14:52 newfile
其實際操作主要包括如下三步：
1、在當前目錄中增加一個文件，其filename part填入newfile，并分配了一個新的inode（是本例262456）。
2、將原文件(在1磁頭、20柱面、30扇區(qū))的內(nèi)容復(fù)制了一份到新的空閑物理塊(假設(shè)是1磁頭、20柱面、31扇區(qū))。
3、填寫一些其他關(guān)鍵信息，使系統(tǒng)通過這些信息及inode號碼可以完成物理地址的轉(zhuǎn)換。
所以文件復(fù)制要分配新的inode和新的數(shù)據(jù)區(qū)，雖然兩個文件的內(nèi)容是一樣的。
連接計數(shù)count：
文件的連接計數(shù)域表明本系統(tǒng)中共有幾個文件的data part（inode）和本文件相同，也就是本文件共有幾個硬連接。如上面的例子中hardlink_mytext和mytext文件的count值都是2。
那么對于目錄，其count域的含義是什么呢？目錄的count同樣表示共有多少個目錄項指向此目錄，不過要詳細說明必須進一步解釋VFS文件系統(tǒng)的結(jié)
構(gòu)，為簡單起見，只要這樣理解就行了：(count-2)等于本目錄包含的直接子目錄數(shù)(減去的兩個其實，就是自己.和父親..)。
例如：如果一個目錄/abc的count域為5，那么/abc目錄一定包含3個子目錄(一級子目錄,兒子輩的,絕對不包括孫子輩的)。
進一步說明：
硬連接文件實際上并不是一種新的文件類型，兩個文件互為對方的硬連接。它們應(yīng)該都是普通文件(誰能告訴我：其它類型的文件可以硬連接嗎？)。兩個文件除了
名稱或/和文件目錄不同外，其它部分完全相同，更改了一個文件，另一個的文件長度、內(nèi)容、更改時間等都將相應(yīng)發(fā)生變化，更改了一個文件的權(quán)限位
mode，另一個也會發(fā)生同樣的變化。
引用：注意連接計數(shù)字段count，互為硬連接的兩個文件的count值都是2，表明有兩個inode指向同一文件的inode。

當我們刪除其中一個文件時-rm，系統(tǒng)首先將(count-1)->;count，如果結(jié)果是零，就將其filename part和data
part都刪除，否則只將finame part刪除，data
part仍然保留，仍然可以通過另外的文件名訪問。根據(jù)這個特性，可以通過為重要的文件建立硬連接的方法來防止其被誤刪除。
一個文件系統(tǒng)允許的inode節(jié)點數(shù)是有限的，如果文件數(shù)量太多，即使每個文件都是0字節(jié)的空文件，系統(tǒng)最終也會因為節(jié)點空間耗盡而不能再創(chuàng)建文件。所以當發(fā)現(xiàn)不能建立文件時首先要考慮硬盤數(shù)據(jù)區(qū)是否還有空間(可通過du命令)，其次還得檢查節(jié)點空間。
引用：互為硬連接的多個文件必須位于同一個文件系統(tǒng)上。根設(shè)備及任何一個需要mount才能掛接進來的分區(qū)、軟盤、NFS、光驅(qū)等都是一個獨立的文件系
統(tǒng)，每個文件系統(tǒng)有一個相應(yīng)的設(shè)備號，不同文件系統(tǒng)中具有相同inode節(jié)點的文件間沒有任何聯(lián)系。系統(tǒng)則通過設(shè)備號和inode號的組合唯一確定一個文
件。
unix之所以能支持多種文件系統(tǒng)，其實是由于unix提供了一個虛擬文件系統(tǒng)VFS，VFS作為實際文件系統(tǒng)的上層軟件，掩蓋了實際文件系統(tǒng)底層的具體結(jié)構(gòu)差異，為系統(tǒng)訪問位于不同文件系統(tǒng)的文件提供了一個統(tǒng)一的接 口。
實際上許多文件系統(tǒng)并不具備inode結(jié)構(gòu)，其filename part也和以上的討論不同，但通過VFS，系統(tǒng)均為其提供了虛擬一致的inode和finame part結(jié)構(gòu)。
所以，'ls -il'命令實際顯示的inode應(yīng)該是VFS inode，也就是說，inode是存在于內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而不一定是實際的硬盤結(jié)構(gòu)。
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