理解Linux—inode

Posted 2022-01-11 _End丶断弦

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了理解Linux—inode相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

理解inode

文件系统
- ext2文件系统inode
- - 创建文件的过程
软硬链接
动静态库

文件系统

本篇文章接上一篇(Linux基础IO)。

理解文件系统首先来了解一下磁盘，下面看图片：

磁盘盘片：主要记录数据的部分
扇区：为最小的物理存储单位，扇区组成的圆就是柱面。

磁盘寻找文件的步骤：
1.先找哪个盘面
2.在找哪个柱面
3.最后确定在哪个扇区

经过以上的3个步骤就确定要读写的文件。

ext2文件系统inode

计算机如何管理好这些磁盘呢？答案是把磁盘分区。分区的头部有一个启动块(Boot Block),，该分区的其他区域会划分成一个个块组(Block Group)。

那我们管理好一个块组就可以了，其他的都是一样的。每个块组都有相同的结构组成：

Super Block：存放文件系统本身的结构信息。记录的信息主要有：bolck 和 inode的总量，未使用的block和inode的数量，一个block和inode的大小，最近一次挂载的时间，最近一次写入数据的时间，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，描述该分区中块组的属性信息
Block Bitmap:Block Bitmap中记录着Data Block中哪个数据块已经被占用，哪个数据块没有被占用
inode Bitmap每个bit表示一个inode是否空闲可用
inode Table:存放文件属性如文件大小，所有者，最近修改时间等
Data blocks:存放文件内容

创建文件的过程

把上面的图简化一下:

1.存储信息：
内核先找空闲的分区，块组，在分配inode,通过i节点表找到空闲的i结点(上面的文件是1845087)，内核把文件信息记录到其中。
2.存储数据：
通过block bitmap找到空闲的块组，假如是300,500,900三个
3.将文件的内容分别存到data blocks中
4. 添加文件名到目录
新的文件名y.txt。linux如何在当前的目录中记录这个文件？内核将入口（1845087，y.txt）添加到目录文件。文件名和inode之间的对应关系将文件名和文件的内容及属性连接起来。

2.查找文件

首先找到该文件的分区和块组，接着找到文件对应的inode编号，在inode table中拿到该文件的属性，在根据inode和data blocks的映射关系找到是哪个块，在到data blocks拿到文件的内容。这就是查找文件。

3.理解删除文件

删除文件并不是删除数据，例如我们下载一个16G的游戏我们下载的时间比较长但是删除的时候便会很快。
删除文件：找到文件的对应block bimap和inode bitmap中的位置，此时直接把对应的有效位置改为无效，找不到映射关系即可。

软硬链接

软连接

建立软连接命令：ln -s

我们用ll-ai查看一下，test和test.s的inode是不同的所以软连接是一个独立的文件

我们没删掉test，test.s可以运行，但干掉test够，文件虽然在但是已经不能运行了。

硬链接

建立软连接命令
ln:

我们看到硬链接的文件的inode和文件大小是一样的，

干掉test，但test.h还是一样可以运行的。

这里的链接数是硬链接，那为什么是2呢？

还有. 跟…，分别代表当前目录和上级目录，.和tmp的inode是一样的。.tmp跟它的inode,…跟它的inode，所以链接数是2。

软硬链接区别：

软连接是单独的文件，硬链接和指向的文件共享相同的inode,相当于重命名。硬链接反应了文件名和inode的对应关系。

三个时间

Access 最后访问时间
Modify 文件内容最后修改时间
Change 属性最后修改时间

动静态库

查看库命令：ldd

来查看一下Linux默认使用的库：

它使用的是动态库。
在来使用静态库看看：
在makefile中加上-static

动态链接生成的可执行文件比静态链接的要小的多。

原理

动态库：进程可以通过共享区，页表映射到物理内存，而静态库是直接放在代码区

动静态库区别：

动态库优点：体积小，依赖库。缺点：没有库则无法无运行
静态库优点：不依赖第三方库，移植性强。缺点：体积大，浪费内存空间

静态库的打包和使用

为了更容易理解，创建4个文件，add.c,add.h和sub.c, sub.h

add.h内容

  1 #pragma onec
  2 
  3 int add(int a,int b);

add.c

  1  #include"add.h"  
  2   
  3 int add(int a, int b)  
  4   
  5   return a+b;                                                                                                       
  6

sub.h

  1 #pragma once   
  2   
  3 int sub(int x, int y);

sub.c

  1 #include"sub.h"  
  2   
  3 int sub(int x,int y)  
  4   
  5   return x - y;                                                                                                     
  6

打包

我们将刚刚的4个文件先生成静态库

先让源文件生成对应的目标文件

2.使用ar -rc生成静态库

成功生成静态库
可以用命令：

ar - tv查看静态库的内容

3.将头文件和静态库组织起来

我们把自己的库给别人用，要给别人头文件和生成的库。我们把所有的头文件放在include下，把库放到mylib下。

我们还可以使用Makefile,非常的省事

一个make生成静态库

一个make output将头文件和静态库链接起来

使用

用main.c来测试一下

  1 #include<stdio.h>
  2 #include"add.h"
  3 
  4 int main()
  5 
  6   int a = 30;
  7   int b = 10;
  8   printf("a+b=%d\\n",a+b);                                                                                           
  9   return 0;
 10