> 作者：?舊言~
> 座右銘：松樹千年終是朽，槿花一日自為榮。

> 目標(biāo)：理解什么是軟硬鏈接，并且能創(chuàng)建軟硬鏈接。

> 毒雞湯：再小的事，別人做了是情分，不做是本分?？墒怯行┤?永遠(yuǎn)只要求他人付出，不懂得感恩。

> 專欄選自：Linux初階

> 望小伙伴們點(diǎn)贊??收藏?加關(guān)注喲????

??前言

我們已經(jīng)知道了簡單的文件知識(shí)，文件的讀寫呀，管理文件呀等等等，那我們來想我們學(xué)習(xí)的文件都時(shí)獨(dú)立，兩個(gè)文件不能相互溝通，就好像需要過一條河，需要一座橋，使兩岸可以來往，那文件的來往那又該如何呢？這里不得不提出軟硬鏈接了。

?主體

?學(xué)習(xí)【Linux】文件系統(tǒng)軟硬鏈接咱們按照下面的圖解：

?? 了解磁盤

磁盤是計(jì)算機(jī)主要的存儲(chǔ)介質(zhì)，可以存儲(chǔ)大量的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并且斷電后也能保持?jǐn)?shù)據(jù)不丟失。下面，我們來簡單了解一下磁盤的結(jié)構(gòu)。

???磁盤的物理結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)：

磁盤是外設(shè)并且是我們計(jì)算機(jī)中唯一的機(jī)械結(jié)構(gòu)（機(jī)械結(jié)構(gòu)相對較慢）。

概念：

磁盤的盤片/盤面就像光盤一樣（盤面上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)），兩面都有。而像刀子一樣的是磁頭（每一面都有一個(gè)磁頭），磁頭和盤面并沒有接觸，磁盤必須防止抖動(dòng)。中間有馬達(dá)，一旦盤片加電之后，盤片旋轉(zhuǎn)，磁頭擺動(dòng)，馬達(dá)可以控制磁頭擺動(dòng)，控制盤片旋轉(zhuǎn)。對應(yīng)的磁盤也有自己的硬件電路，通過硬件電路+伺服系統(tǒng)，給磁盤發(fā)二進(jìn)制指令，讓磁盤定位尋址某個(gè)區(qū)域。

圖解：

解釋：

• 這個(gè)磁盤的盤片就像光盤一樣，數(shù)據(jù)就在盤片上放著，只不過光盤是只讀的，磁盤是可讀可寫的
• 盤面上要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)?。ǘM(jìn)制） -> 但計(jì)算機(jī)只認(rèn)識(shí)二進(jìn)制 ->?二進(jìn)制是兩態(tài)?—> 我們想到磁鐵也是兩態(tài)的

???磁盤的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)：

機(jī)械硬盤的尋址的工作方式：盤片不斷旋轉(zhuǎn)，磁頭不斷擺動(dòng)，定位到特定的扇區(qū)（面 — 磁道 — 扇區(qū)），通過柱面Cylinder —— 磁頭Head —— 扇區(qū)Sector 的尋址方法為CHS尋址，扇區(qū)的大?。?code>512字節(jié)是硬件上的要求（外磁道和內(nèi)磁道都是一樣大小，密度不一樣）

分析：

在單面上定位扇區(qū)：通過確認(rèn)磁道，最終確定在對應(yīng)磁道的哪一個(gè)扇區(qū)。確認(rèn)磁道：每個(gè)磁道都有自己的編號(hào)，磁道周長不一樣，但是存儲(chǔ)大小是一樣的，因?yàn)樯葏^(qū)大小一樣，一個(gè)磁道有多少扇區(qū)也是固定的，所以每個(gè)磁道的扇區(qū)也有編址。所以定位到某個(gè)磁道上就能夠找到。

機(jī)械硬盤的尋址方式：盤片不斷旋轉(zhuǎn)，磁頭不斷擺動(dòng)，就是在確認(rèn)在哪一個(gè)磁道，如何確認(rèn)在哪個(gè)扇區(qū)？盤片也在旋轉(zhuǎn)，就是讓磁頭定位扇區(qū)。

柱面：把一系列同心的磁道壓在一起，宏觀上看成一個(gè)整體。一般定位的時(shí)候：磁頭、柱面、扇區(qū)====（磁頭、磁道、扇區(qū)），這兩個(gè)是等價(jià)的。柱面相當(dāng)于磁頭一起指向的位置就是柱面的邊界位置。

在磁盤中定位任何一個(gè)扇區(qū)：先定位在哪一個(gè)磁道（哪個(gè)柱面），磁道確定，所有磁頭共進(jìn)退，此時(shí)磁頭不動(dòng)，在去定位磁頭（定位盤面），最后在定位哪一個(gè)扇區(qū)。

圖解：

總結(jié)：

磁盤中定位任何一個(gè)扇區(qū)，采用的硬件級(jí)別定位方式（CHS定位法）：柱面Cylinder——磁頭Head——扇區(qū)Sector

???磁盤的邏輯結(jié)構(gòu)

概念：

類比于磁帶，卷起來是圓形的，扯開是線性結(jié)構(gòu)的。所以我們可以把磁盤盤片想象成線性結(jié)構(gòu)。以O(shè)S為角度，則認(rèn)為磁盤是線性結(jié)構(gòu)，要訪問某個(gè)扇區(qū)，只需要定位數(shù)組下標(biāo)，也就是說知道這個(gè)扇區(qū)的下標(biāo)就算定位了一個(gè)扇區(qū)。在操作系統(tǒng)內(nèi)部，我們稱這種地址為LBA（Logic Block Address）地址！而要寫到物理磁盤上，我們就要把LBA地址轉(zhuǎn)換成對應(yīng)磁盤的三維地址CHS地址。總結(jié)來說，OS的地址為LBA地址，而對應(yīng)的磁盤為CHS地址。

圖解：

總結(jié)：

OS要進(jìn)行邏輯抽象，不直接使用CHS:1.便于管理，管理數(shù)組與管理三維立體結(jié)構(gòu)，數(shù)組比較好管理;2.不想讓OS的代碼和硬件強(qiáng)耦合！比如磁盤的基本大小改變，OS的源碼有必要跟著變。

?? 文件系統(tǒng)與inode

概念：

文件在磁盤中是如何存儲(chǔ)：文件是在磁盤中的，而邏輯結(jié)構(gòu)是線性結(jié)構(gòu)。磁盤的空間很大，雖然對應(yīng)的磁盤的訪問的基本單位是512字節(jié)，但是依舊很小，OS內(nèi)的文件系統(tǒng)會(huì)定制的多個(gè)扇區(qū)的讀取，以1KB,2KB,4KB為基本單位，所以即使讀取/修改1bit，也必須將4KB加載到內(nèi)存，進(jìn)行讀取或修改，在將其寫回磁盤。我們采用分治的思想，來管理磁盤空間進(jìn)行分區(qū)：大的磁盤空間->小空間，大事化小，給每個(gè)分區(qū)寫入不同的文件系統(tǒng)。

圖解：

分析：

boot block 存在于每個(gè)分區(qū)的開頭，備份文件，是與啟動(dòng)相關(guān)的，供啟動(dòng)時(shí)查找分區(qū)，我們再把剩下的空間繼續(xù)拆解分組，Block group 0 ,Block group 1 … 那么問題就又變成了如果我能管理好Block Group 0，就能管好1~n這些，因此研究文件系統(tǒng)又縮小范圍了，就變成研究這一個(gè)Block Group 0。

這里我們逐個(gè)分析：

• ?Super Block：文件系統(tǒng)的屬性信息，整個(gè)分區(qū)屬性的屬性集（每個(gè)塊組都有 防止磁盤被刮傷而找不到 文件屬性）
• ?Data blocks:多個(gè)4KB(扇區(qū)*8)大小的集合，保存的都是特定文件的內(nèi)容
• ?inode Table：inode是一個(gè)大小為128字節(jié)的空間，保存的是對應(yīng)文件的屬性，該塊組內(nèi)，所有文件的inode空間的集合，需要標(biāo)識(shí)唯一性，每一個(gè)inode塊都要有一個(gè)inode編號(hào)?。ㄒ话愣?，一個(gè)文件，一個(gè)inode，一個(gè)inode編號(hào)）
• ?BlockBitmap(位圖)：統(tǒng)計(jì)block的使用情況。假設(shè)有10000+個(gè)blocks，就有一一對應(yīng)的比特位。其中比特位為1，代表該block被占用，否則表示可用
• ?inode Bitmap：統(tǒng)計(jì)inode的使用情況，假設(shè)有10000+個(gè)inode，就有一一對應(yīng)的比特位。其中比特位為1，代表該inode被占用，否則表示可用
• ?GDT:塊組描述符，已經(jīng)使用了多少，有多少個(gè)inode，已經(jīng)被占用了多少個(gè)，還剩下多少個(gè)，使用了多少

分析問題：

眾所周知，文件 = 文件內(nèi)容 + 文件屬性，其中文件內(nèi)容放在Data blocks中：

內(nèi)容放在data blocks中，屬性在inode table中，而inode內(nèi)部保存了一個(gè)數(shù)組，保存對應(yīng)塊的編號(hào)，二者就聯(lián)系起來了：

但是如果文件特別大？并不是所有的data block只能存放文件的數(shù)據(jù)，也可以存放其他塊的塊號(hào)，所以最終指向更多的block來存儲(chǔ)。

?總結(jié)：

• 創(chuàng)建一個(gè)文件：在位圖的比特位由0置為1，找到其inode table,屬性填進(jìn)去，文件的數(shù)據(jù)寫到block里，在inode和block建立映射關(guān)系，最后返回inode編號(hào)，創(chuàng)建成功
• 查找一個(gè)文件：拿到inode找到inode table，在根據(jù)inode table找到對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，內(nèi)容加屬性就全找到了
• 刪除一個(gè)文件：刪除文件也需要用到inode，實(shí)際上刪除一個(gè)文件時(shí)，我們只需要找到inode在inode bitmap當(dāng)中的比特位，把比特位由1置為0就刪除了。

所以刪除一個(gè)文件根本不需要把數(shù)據(jù)屬性和內(nèi)容清空，只要把inode bitmap的1置為0，屬性就刪除了，這個(gè)文件也占著數(shù)據(jù)塊，也把block的比特位也置為0。所以把文件刪除是能夠恢復(fù)的，一旦刪除只是把bit位清掉了，想要恢復(fù)只要得到inode的編號(hào)，然后把inode bitmap里的比特位由0置為1，在去inode table對應(yīng)的映射表，在block bitmap的0置為1。

如果在Linux中誤刪除一個(gè)文件，還是能恢復(fù)的，但是前提必須是inode和data block沒有被占用，所以當(dāng)誤刪除一個(gè)文件時(shí)，最好的辦法就是什么都不做。而我們在Windows中刪除文件到回收站，只是轉(zhuǎn)移了目錄，在回收站中刪除才是真正的刪除。

可是我們在查找一個(gè)文件的時(shí)候，用的不是inode，而是文件名？

1. 任何一個(gè)文件都在一個(gè)目錄下，但是這些文件并沒有重復(fù)的文件名
2. 目錄是一個(gè)文件，也有自己的inode，有對應(yīng)自己的data block，目錄的數(shù)據(jù)塊存放的是當(dāng)前目錄下的文件名和inode的映射關(guān)系，所以inode并不需要保存文件名。
3. 所以我們在一個(gè)目錄下新增一個(gè)文件，必須得有寫入權(quán)限，新增一個(gè)文件的時(shí)候，要向當(dāng)前目錄的內(nèi)容里去寫文件名和inode的映射關(guān)系，所以必須得有寫入權(quán)限。羅列當(dāng)前的文件，要有讀權(quán)限，想讀的時(shí)候要根據(jù)文件名找到inode讀取底下的所有文件的屬性，讀的是拿到文件名，必須得去訪問數(shù)據(jù)塊，所以要有讀權(quán)限

?? 軟硬鏈接

?? 軟鏈接

建立軟鏈接：

ln -s myfile.txt soft_file.link

舉個(gè)栗子：

分析：

有自己獨(dú)立的inode的稱為軟鏈接，即軟鏈接是獨(dú)立的文件,獨(dú)立的文件有獨(dú)立的inode和對應(yīng)的文件內(nèi)容。所謂的軟連接標(biāo)定文件并不是用inode來標(biāo)記的，我們刪除myfile.txt，然后再去cat soft_file.link:這個(gè)軟鏈接并沒有用目標(biāo)文件對應(yīng)的inode，而是用目標(biāo)文件的文件名，把文件刪了找不到，軟鏈接的數(shù)據(jù)塊里保存的是所指向的目標(biāo)文件的路徑，所以目標(biāo)文件一刪，軟鏈接也就失效了。

刪除鏈接，可以rm，但是更建議

unlink soft_file.link

分析：

軟鏈接相當(dāng)于快捷方式。軟鏈接的作用：當(dāng)執(zhí)行路徑非常的深，導(dǎo)致路徑非常的長，我們可能會(huì)忘記路徑，所以我們可以通過軟鏈接不用每次都輸入長長的路徑，可以通過軟鏈接而快速找到：

舉個(gè)栗子：

分析：

這就相當(dāng)于Windows的快捷方式了。

???硬鏈接

創(chuàng)建硬鏈接：不帶上s就是硬鏈接了。

ln myfile.txt hard_file.link

舉個(gè)栗子：

分析：

軟硬鏈接最重要的區(qū)別在于是否具有獨(dú)立的inode，硬鏈接沒有獨(dú)立的inode，指向到其他文件的inode，不是獨(dú)立的文件，**建立一個(gè)硬鏈接是在做什么？**當(dāng)硬鏈接其中一個(gè)文件的大小、內(nèi)容等發(fā)生變化，那硬鏈接的文件都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，所以建立硬鏈接根本沒有新增文件，因?yàn)闆]有給硬鏈接分配獨(dú)立的inode，既然沒有創(chuàng)建文件那么就沒有自己的屬性集合和內(nèi)容集合，用的是別人的inode和內(nèi)容。創(chuàng)建硬鏈接本質(zhì)就是在指定的路徑下，新增文件名和inode編號(hào)的映射關(guān)系！

圖解：

說明：

inode可能會(huì)被多個(gè)文件指向，所以inode有一個(gè)計(jì)算器，count的引用計(jì)數(shù)，把引用計(jì)數(shù)稱為硬鏈接數(shù)：

這也是我們?yōu)槭裁茨芸吹?變?yōu)?的原因，因?yàn)橛辛诵碌奈募?，inode被兩個(gè)文件所指向，硬鏈接數(shù)變?yōu)?了：

硬鏈接的作用：

為什么創(chuàng)建一個(gè)普通文件的時(shí)候，硬鏈接數(shù)是1？

首先目錄和本身的inode就是一組映射關(guān)系了，另外，第二個(gè)是目錄內(nèi)部的.（.表示當(dāng)前目錄，也是文件名。inode是一樣的）和inode也是一組映射，所以是硬鏈接數(shù)是2

現(xiàn)在在empty目錄下在創(chuàng)建一個(gè)目錄dir，此時(shí)empty目錄的硬鏈接數(shù)變?yōu)榱?：

因?yàn)榇藭r(shí)dir的…文件指向上級(jí)的目錄empty，所以硬鏈接數(shù)為3

?? 總結(jié)

我們大致了解磁盤的物理結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)；然后就是文件系統(tǒng)與inode的認(rèn)識(shí)。

最后是軟硬鏈接，軟硬鏈接本質(zhì)區(qū)別就是有無獨(dú)立的inode.

??結(jié)束語?

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文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-855091.html

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