UNIX中的文件和目录

文件–索引节点

POSIX没有强制磁盘上的文件采取任何特定的表示方法，但是传统的UNIX文件都是按照改进的树状结构来实现的。目录项中包含一个文件名 和一个定长结构的引用（索引节点）。索引节点包含与文件长度、文件位置、文件所有者、创建时间、最后访问时间、最后修改时间、文件权限有关的信息。如图1所示：

图 1

除了基本信息，还包含指向文件中前几个数据块的指针。如果文件很大，就需要使用到间接指针了。

单级间接指针是一个指向指针块的指针，而指针块中的指针是指向附加数据块的；

二级间接指针是一个执行间接知真块的指针；

三级间接指针块包含了一个指向二级间接指针块的指针。

文件系统在磁盘中存储形式如图1所示：

图1. 磁盘中文件系统存储形式

其中，文件属性及指向文件中所存储数据的指针存储于i-nodes中，文件名、文件中所存储的数据、该文件所对应的i-node编号存储于data blocks中，数据单独存储。如图2所示：

图2. 磁盘中文件存储形式

i-node中包含文件类型、文件访问权限、文件大小、指向文件中所存储数据的指针、文件链接数等信息。当使用link函数使得一个文件指向链接至该文件（即两个文件具有相同的i-node值）时，我们称之为硬链接，此时i-node中文件链接数被加1。需要删除文件时，可使用unlink函数将目标路径与文件的链接中断（使该路径文件的i-node值被清空，文件被删除），注意，此时仅有目标路径文件被删除，该文件所对应的i-node中若链接数不为0，则代表有其他文件仍指向该文件，i-node中链接数将减1，其余信息保持不变。当使用symlink函数为目标文件建立符号链接时，将新建一个i-node，文件类型为symbolic link file，文件长度为目标文件名长度，文件数据指针与目标文件i-node中数据指针相同。

目录

目录文件在文件系统中的存储形式与常规文件类似。目录中所包含的文件名及其i-node值存储在目录文件块中。其存储形式如图3所示：

图3. 磁盘中目录文件存储形式

硬链接和软链接

硬链接本身就是一个目录项，（比如文件名+索引节点号），可以将文件名与文件的位置关联起来；

符号链接也称软链接，是指存储了一个字符串的文件。这个字符串可以在路径名解析的过程中，用于修改路径名。

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假设文件是用索引节点来表示的

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目录项对应于单个链接，但是一个索引节点可能有几个链接的目标（对应几个目录项），因此索引节点中包含一个对链接到索引节点的链接数的计数。当用open()创建一个新的文件时，操作系统就会创建一个新的目录项，并分配一个空闲的索引节点来表示该文件。

图 1

图1显示的就是/dirA下的name1文件的目录项，索引节点为12345，有一个链接，它的第一个数据块为23567。 文件很小，所有内容都包含在一个块中。

（1）创建一个硬链接

可以使用命令ln或者函数link（）为文件创建一个链接。

#include

int link( const char *path1, const char *path2 );

上述操作为path1指定的一个已经存在的文件(比如/driA/name1)创建一个新的目录项，这个文件位于path2指定的目录下（比如/driB/name2）；并增加相应的索引节点链接计数，不再使用额外的磁盘空间。

如图2：

图 2

(2) 创建一个符号链接

符号链接是一个包含了另一个文件或目录名字的文件。引用符号链接的名字会使操作系统去定位对应于那个链接的索引节点，知道最终遇到一个硬间接和一个真正的文件为止。如果过了一段时间，系统没有找到文件，则放弃并返回ELOOP错误。

使用ln命令带选项-s 或者函数symlink()，都可以创建符号链接。

#include

int symlink ( const char *path1, const char *path2);

这里path2是新创建的链接，新链接指向path1 。如图3：

图 3

这里，符号链接使用了一个新的索引节点（13579），该索引节点包含了说明它是一个符号链接的信息。符号链接至少需要一个数据块（如15213），数据块中包含了/dirB/name2要链接的文件名称，这里即为/dirA/name1。

硬链接和软链接的区别

符号链接符号链接也称为软链接，它是包含在文件中的路径名。当系统遇到符号链接时，它沿着符号链接提供的路径名前行，然后继续沿着符号链接后面的任何其余路径前行。如果路径名以一个 / 开始，则系统返回到 /（“根”）目录，并从该目录开始沿着路径前行。如果路径名未以 / 开始，则系统返回到前一级目录，并从那个目录开始沿着符号链接中的路径名前行。

硬连接指通过索引节点来进行的连接

1.硬链接文件和原文件指向同样的数据，两者就像科隆一样，inode号也相同，当删除原文件时，硬链接文件仍然存在有效。但硬链接文件不同于文件的复制。应该说硬链接文件的产生只是原文件所在目录文件的内容发生改变，原文件的数据并没有得到复制，而复制文件，磁盘上有两份数据。简单说，硬链接就是一个类似于别名的概念。当原来的名字没有了，别名照样可以使用。

2.软连接和windows系统的快捷方式含义一样，不做多的解释。软链接和原文件的inode不同，该文件的内容是指向原文件的路径信息。软链接就好像是指针一样。而硬链接就是引用。