Linux文件系统 四层结构
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- 硬盘驱动
常见的硬盘类型有PATA, SATA和AHCI等，在Linux系统中，对不同硬盘所提供的驱动模块一般都存放在内核目录树drivers/ata中，而对于一般通用的硬盘驱动，也许会直接被编译到内核中，而不会以模块的方式出现，可以通过查看/boot/config-xxx.xxx文件来确认：
CONFIG_SATA_AHCI=y- General Block Device Layer
这一层的作用，正是解答了上面提出的第一个问题，不同的硬盘驱动，会提供不同的IO接口，内核认为这种杂乱的接口，不利于管理，需要把这些接口抽象一下，形成一个统一的对外接口，这样，不管你是什么硬盘，什么驱动，对外而言，它们所提供的IO接口没什么区别，都一视同仁的被看作块设备来处理。
所以，如果在一层做的任何修改，将会直接影响到所有文件系统，不管是ext3,ext4还是其它文件系统，只要在这一层次做了某种修改，对它们都会产生影响。- 文件系统
文件系统这一层相信大家都再熟悉不过了，目前大多Linux发行版本默认使用的文件系统一般是ext4，另外，新一代的btrfs也呼之欲出，不管什么样的文件系统，都是由一系列的mkfs.xxx命令来创建，如：
mkfs.ext4 /dev/sda
mkfs.btrfs /dev/sdb
内核所支持的文件系统类型，可以通过内核目录树 fs 目录中的内容来查看。- 虚拟文件系统(VFS)
Virtual File System这一层，正是用来解决上面提出的第二个问题，试想，当我们通过mkfs.xxx系列命令创建了很多不同的文件系统，但这些文件系统都有各自的API接口，而用户想要的是，不管你是什么API，他们只关心mount/umount，或open/close等操作。
所以，VFS就把这些不同的文件系统做一个抽象，提供统一的API访问接口，这样，用户空间就不用关心不同文件系统中不一样的API了。VFS所提供的这些统一的API，再经过System Call包装一下，用户空间就可以经过SCI的系统调用来操作不同的文件系统。
VFS所提供的常用API有：
mount()、umount()、open()、close() 、mkdir() …
文件存储结构
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目录项结构
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创建一个文件的过程
$ who > userlist
当完成这个命令时。文件系统中增加了一个存放命令who输出内容的新文件userlist
- 存储属性 ：也就是文件属性的存储，内核先找到一块空的i-节点。例如，内核找到i-节点号921130。内核把文件的信息记录其中。如文件的大小、文件所有者、和创建时间等。
- 存储数据 ：即文件内容的存储，由于该文件需要3个数据块。因此内核从自由块的列表中找到3个自由块。如600、200、992，内核缓冲区的第一块数据复制到块600，第二和第三分别复制到922和600.
- 记录分配情况 ：数据保存到了三个数据块中。所以必须要记录起来，以后再找到正确的数据。分配情况记录在文件的i-节点中的磁盘序号列表里。这3个编号分别放在最开始的3个位置。
- 添加文件名到目录：新文件的名字是userlist 内核将文件的入口(47,userlist)添加到目录文件里。文件名和i-节点号之间的对应关系将文件名和文件和文件的内容属性连接起来，找到文件名就找到文件的i-节点号，通过i-节点号就能找到文件的属性和内容。
创建一个目录的过程
$mkdir child
从用户的角度看，目录child是目录test的一个子目录，那么在系统中这层关系是怎么实现的呢？实际上test目录包含一个指向子目录child的i-节点的链接，原理跟普通文件一样，因为目录也是文件。
- 系统找到空闲的i-节点号887220,写入目录的属性
- 找到空闲的数据块1002来存储目录的内容，只是目录的内容比较特殊，包含文件名字列表，列表一般包含两个部分：i-节点号和文件名，这个列表其实也就是文件的入口，新建的目录至少包含三个目录”.”和”..”其中”.”指向自己，”..”指向上级目录，我们可以通过比较对应的i-节点号来验证,887270 对应着上级目录中的child对应的i-节点号
- 记录分配情况。这个和创建文件完全一样
- 添加目录的入口到父目录，即在父目录中的child入口。
硬链接和软连接的区别
（1）索引节点：硬链接与原文件公用一个inode号，这说明他们是同一个文件；
符号链接与原文件拥有不同的inode号，表明他们是两个不同的文件；
（2）在文件属性上：符号链接明确写出了是链接文件，而硬链接没有写出来，因为在本质上硬链接文件和原文件是完全平等关系
（3）链接计数不一样：符号链接的链接计数不会增加；
（4）文件大小不一样：硬链接文件显示的大小跟原文件一样，因为是同一个文件；符号链接显示的大小与原文件不同，file1大小是48B，而file1soft是5B，这里面的5实际上就是“file1”的大小。
（5）硬链接不能跨越文件卷建立链接，不能给目录创建硬链接；而符号链接可以。
（6）符号链接要建立新的符号链接文件，共享开销大。
硬链接是指通过索引节点来进行链接。在Linux的文件系统中，保存在磁盘分区中的文件不管是什么类型都会给它分配一个编号，这个编号被称为索引节点编号号(Inode Index)或者Inode，它是文件或者目录在一个文件系统中的唯一标识，文件的实际数据放置在数据区域（data block），它存储着文件重要参数信息，也就是元数据 （metadata），比如创建时间、修改时间、文件大小、属主、归属的用户组、读写权限、数据所在block号等，如下图所示。
图片来源于网络
在Linux系统中，多个文件名指向同一索引节点(Inode)是正常且允许的。一般这种链接就称为硬链接。硬链接的作用之一是允许一个文件拥有多个有效路径名，这样用户就可以建立硬链接到重要的文件，以防止“误删”源数据(很多硬件，如netapp存储中的快照功能就应用了这个原理，增加一个快照就多了一个硬链接》。不过硬链接只能在同一文件系统中的文件之间进行链接，不能对目录进行创建。之所以文件建立了硬链接就会防止数据误删，是因为文件系统的原理是，只要文件的索引节点还有一个以上的链接（仅删除了该文件的指向），只删除其中一个链接并不影响索引节点本身和其他的链接（数据的实体并未删除），只有当最后一个链接被删除后，此时如果有新数据要存储到磁盘上，被删除的文件的数据块及目录的链接才会被释放，空间被新数据暂用覆盖。
软链接
软链接（也叫符号链接），类似于windows系统中的快捷方式，与硬链接不同，软链接就是一个普通文件，只是数据块内容有点特殊，文件用户数据块中存放的内容是另一文件的路径名的指向，通过这个方式可以快速定位到软连接所指向的源文件实体。软链接可对文件或目录创建。
软链接作用：
- 便于文件的管理，比如把一个复杂路径下的文件链接到一个简单路径下方便用户访问。
- 节省空间解决空间不足问题，某个文件文件系统空间已经用完了，但是现在必须在该文件系统下创建一个新的目录并存储大量的文件，那么可以把另一个剩余空间较多的文件系统中的目录链接到该文件系统中。
删除软链接并不影响被指向的文件，但若被指向的原文件被删除，则相关软连接就变成了死链接。
软连接和硬链接的特点：
软链接：
1.软链接是存放另一个文件的路径的形式存在。
2.软链接可以 跨文件系统 ，硬链接不可以。
3.软链接可以对一个不存在的文件名进行链接，硬链接必须要有源文件。
4.软链接可以对目录进行链接。
硬链接：
1. 硬链接，以文件副本的形式存在。但不占用实际空间。
2. 不允许给目录创建硬链接。
3. 硬链接只有在同一个文件系统中才能创建。
4. 删除其中一个硬链接文件并不影响其他有相同 inode 号的文件。
不论是硬链接或软链接都不会将原本的档案复制一份，只会占用非常少量的磁碟空间。
linux系统可以用ln命令来创建链接文件。
ln命令格式：
ln [参数] [源文件或目录] [目标文件或目录]
主要参数：
- -i 交互模式，文件存在则提示用户是否覆盖。
- -s 软链接(符号链接)。
- -d 允许超级用户制作目录的硬链接。
- -b 删除，覆盖以前建立的链接
1. 软链接 （符号链接） ln -s source target
2. 硬链接 （实体链接）ln source target
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