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1.认识磁盘
磁盘的物理结构
CHS定位法
磁盘的逻辑结构
2.认识文件系统
inode
分区和分组
磁盘上的文件系统
3.软硬链接
软链接
软链接的操作
创建软链接
查看软链接
删除软链接
软链接的特点
软链接的使用场景
硬链接
硬链接的操作
创建硬链接
查看硬…目录
1.认识磁盘
磁盘的物理结构
CHS定位法
磁盘的逻辑结构
2.认识文件系统
inode
分区和分组
磁盘上的文件系统
3.软硬链接
软链接
软链接的操作
创建软链接
查看软链接
删除软链接
软链接的特点
软链接的使用场景
硬链接
硬链接的操作
创建硬链接
查看硬链接
删除硬链接
硬链接的特点
硬链接的使用场景 1.认识磁盘
磁盘的物理结构
我们的计算机当中会存在许多的文件有被打开的文件也有没打开的文件没打开的文件就是放在磁盘上存储的磁盘的物理结构如下图所示 盘片一个磁盘有多个盘片一个盘片有上下两个盘面。磁头一个盘面配有一个磁头磁头会在盘面上方来回摆动读取盘面上的数据。主轴多个盘片被主轴贯穿绕主轴旋转。伺服系统内部有各种控制电路和程序控制磁盘的运动。
我们将磁盘的物理结构形象的表示成下面这幅图 磁道盘面上的一圈就是一个磁道。扇区磁道上的一小个扇装结构就是一个扇区一个扇区的大小通常是512字节。
CHS定位法
磁盘上的磁头Head、磁道Cylinder、扇区Sector都有唯一的编号那么我们就可以这样来定位磁盘上的一个特定扇区
首先确定使用哪一个磁头通过这个磁头就能够找到一个固定的盘面。通过磁头的来回摆动找到固定的一个磁道。盘片是绕轴旋转的通过盘片的旋转就能找到特定的扇区。
这种定位一个扇区的方法称为CHS定位法。扇区是磁盘进行IO的基本单位文件又是在磁盘上存储的那么一个文件就是多个扇区所承载的数据了。
磁盘的逻辑结构
我们可以想象一下把一个盘面按照磁道为单位进行展开并且所有的磁道首尾相连那么一个盘面不就相当于被展开成了一串 “磁带” 了吗 我们可以把展开之后的盘面看成一个大数组每个数组元素都是一个扇区。这个大数组就是磁盘的逻辑结构。
磁盘逻辑结构示意图 对于操作系统来说每次和磁盘进行IO的基本单位是4KB。
2.认识文件系统
inode
文件是由文件的内容和文件的属性共同组成的。文件内容的大小是不固定的但是文件属性的大小是固定的通常为128字节。而且在Linux操作系统中文件的内容和文件的属性是分开存储的文件的属性存储在一个 struct inode 类型的结构体中inode中通常记录着文件大小所有者最近修改时间等…… 需要注意的是inode中 没有文件名Linux系统中标识一个文件用的不是文件名而是inode编号也正是inode中没有文件名才能做到 struct inode 类型的对象大小固定。
分区和分组
我们计算机上的磁盘的存储空间是很大的就现在而言一般的计算机都有512GB的磁盘空间那么操作系统要如何才能管理好着512GB的磁盘空间和磁盘上的文件呢
操作系统对磁盘空间的管理其实是采用了分治思想先把磁盘划分成多个区域我们在Windows电脑上就可以很明显的看到有什么C盘、D盘…… 这其实就是操作系统对磁盘进行了分区要管理好一个磁盘就要管理好多个分区。那么操作系统是如何管理好一个分区的呢同样采用了分治思想操作系统先把一个分区分成多个组这叫做分组然后编写管理好一个分组的数据结构和算法一个分组能够管理好那么就能把管理管理一个分组的数据结构和算法拷贝给其他分组这样就管理好了一个分区内的多个分组也就意味着管理好了一个分区既然能够管理好一个分区那复用管理好着一个分区的数据结构和算法就能管理好多个分区管理好多个分区就意味着管理好了磁盘。
分区和分组示意图 磁盘上的文件系统 每一个分组其实是 Block group 结构多个 Block group 结构和头部的 BootBlock 结构 共同就构成了磁盘的文件系统每一个 Block group 又都有相同的结构分别是
Date blocks数据区存放文件的内容。Block Bitmap块位图Block Bitmap中记录着 Data blocks 中哪个数据块已经被占用哪个数据块没有被占用比特位的位置表示块号比特位的内容表示对应的块是否被使用1表示使用0表示未使用。inode Tablei节点表相当于一个 inode 数组。inode Bitmapinode位图inode Bitmap中记录着 inode Table 中 inode 的使用情况比特位的位置表示第几个inode比特位的内容表示inode是否被使用1表示使用0表示未使用。Super Block超级块存放文件系统本身的结构信息。 记录的信息主要有 1.bolck 和 inode的总量。 2.未使用的block和inode的数量。 3.一个block和inode的大小。 4.最近一次挂载的时间。 5.最近一次写入数据的时间。 6.最近一次检验磁盘的时间等其他文件系统的相关信息。 Super Block的信息被破坏可以说整个文件系统结构就被破坏了。Group Descriptor Table块组描述符描述块组属性信息。
3.软硬链接
软链接
在Windows操作系统中我们都使用过快捷方式打开一个软件在Linux操作系统中软链接文件就类似于Windows中的快捷方式。
软链接的操作
创建软链接
我们可以使用 ln -s 目标文件或目录 软链接名称 命令创建一个软链接文件 从开头的文件类型为l表明软链接文件是一个链接文件。并且文件名当中会通过 - 告诉我们软链接文件链接的是哪一个文件。
查看软链接
我们还可以使用 ll -l -i 命令查看文件的 inode编号 可以看到这两个文件的inode编号不同表明一个文件的软连接确实是一个文件。
删除软链接
我们可以使用 rm 命令或者 unlink 命令删除一个软链接文件 软链接的特点
软链接是一个独立的文件因为它有自己的inode编号。软连接会记录目标文件或目录的路径相当于Windows中的快捷方式。可以为目录创建软链接。
软链接的使用场景
软链接中会记录目标文件or目录的路径我们可以使用这一点来进行以下操作
简化路径为长路径的文件或目录创建软链接方便访问。版本管理通过软链接指向不同版本的文件或目录方便切换。
硬链接
硬链接是Linux操作系统中的一种文件链接方式。它与软链接不同硬链接直接指向文件的 inode而不是存储目标路径。硬链接更像是文件的 “别名”多个硬链接共享同一个 inode 和 数据块。
硬链接的操作
创建硬链接
我们可以使用 ln 目标文件 软链接名称 为指定文件创建硬链接 开头的文件类型为 - 表明硬链接是一个普通文件。
查看硬链接
我们可以使用 ll -l -i 命令 查看硬链接文件 开头的文件类型为 -表明这是一个普通文件。code.c 和 code_link.hard 的 inode 编号是一样的说明code_link.hard只是code.c的一个别名。可以看到 code.c 和 code_link.hard 文件的硬链接数都是2。
删除硬链接
我们可以使用 rm 命令 或者 unlink 命令删除一个硬链接文件 可以看到文件的硬链接数变成1了。硬链接数相当于一个文件的引用计数当硬链接数大于1时删除硬链接不会影响其他的硬链接or文件只有当硬链接数为1的时候删除硬链接才会释放文件数据。
硬链接的特点
硬链接与目标文件共享同一个 inode因此它们指向相同的物理数据。用户不能给目录建立硬链接只能由系统给目录建立硬链接。
硬链接的使用场景
文件备份硬链接可以提供额外的访问路径即使删除一个硬链接文件数据依然存在。文件共享多个用户可以通过硬链接共享同一个文件而无需复制路径。 在Linux操作系统中我们经常可以看到 . 和 .. 这两个目录. 代表当前目录.. 代表上一级目录这是如何实现的呢 Linux 系统当中目录本质上是一个特殊的文件它存储了文件名和对应的 inode 编号的映射关系当我们创建一个目录的时候文件系统会自动生成两个硬链接 .指向当前目录的 inode。 ..指向父目录的 inode。 这样就能够通过 cd . 命令 进入当前目录cd ..命令进入上一级目录了。 注意我们只是说用户不能给目录创建硬链接但是系统是可以给目录创建硬链接的这两个硬链接就是操作系统自己创建的。
