文件系统笔记
inode
- 整个磁盘分为两个区域：元数（inode）的存放区域和实际数据存放区域；
- inode的大小固定，一般为128或256，实际数据存放的最小单位为“块“，大小一般为4KB；
- inode线性排列，线性顺序作为编号；
- 每个inode对应一个文件。inode内部首先存储了这个文件的元信息，比如文件类型、文件权限、文件属主、时间戳、文件大小、inode引用数等等，另外inode剩余的空间存储了许多个指针，这些指针指向存放文件实际数据的块（位于数据区域）；
- 目录文件也占用一个inode，对应的数据区域存储有该目录下的子项及其对应的inode；
- inode内不存储文件名，文件名位于所在目录的目录文件的数据区内。
创建目录
创建一个目录时，实际做了3件事：在其“父目录文件”中增加一个条目；分配一个inode；再分配一个存储块，用来保存当前被创建目录包含的文件与子目录。被创建的“目录文件”中自动生成两个子目录的条目，名称分别是：“.”和“..”。前者与该目录具有相同的inode号码，因此是该目录的一个“硬链接”。后者的inode号码就是该目录的父目录的inode号码。所以，任何一个目录的”硬链接”总数，总是等于它的子目录总数（含隐藏目录）加2。即每个“子目录文件”中的“..”条目，加上它自身的“目录文件”中的“.”条目，再加上“父目录文件”中的对应该目录的条目。
—— 维基百科
目录不允许硬链接
不能手动对目录创建硬链接。
首先，硬链接是指两个文件名指向了同一个inode；同时，每个目录下都会存在.和..目录，分别指向目录自身和父目录；如果允许对目录创建硬链接，那么..目录应该指向哪里？比如/x/a/b/和/x/c/d/两个目录如果互为硬链接，那么该目录数据块中的..该指向/x/a/还是/x/b/？这就成了问题。
如果想要使目录达到类似硬链接的效果，可以使用“绑定挂载”功能，比如sudo mount dir1 dir2 --bind，这样dir2和dir1的关系就类似硬链接，这样的关系甚至可以跨越文件系统。至于为什么这样不会出现上述问题，查看.和..的inode号就可以发现，绑定挂载之后，目录的.和..的指向并没有发生变化（因为挂载的目标目录必须已经存在，所以这两者已然存在），仍然和未挂载时的相同，也就不会出现指向不明确的问题。举个例子吧：如果已经存在目录a/和b/c/，运行mount --bind a/ b/c/之后，目录c的.和..仍然保持未挂载之前的样子。
文件空洞
在执行lseek的时候，如果seek的目标位于文件末尾之后，那么文件应该被加长，但是大多数文件系统的真实表现为：这些加长的空字节不占用实际空间，直到向此处填充数据时，才会为其分配空间。因此，可能会出现看到的文件大小比文件实际占用大小还要大的情况。这些占有文件大小但不占有磁盘的空间称作文件空洞。
许多下载软件在开始下载任务前，就向文件系统申请了目标大小的空间，这些空间利用了上述的文件空洞的原理，所以并不占用实际磁盘空间。
在Linux中，如果使用cp命令拷贝一个还有空洞的文件，得到的新文件也有相同的空洞；但是如果使用简单的read+write，比如cat a > b，得到的新文件是不含有空洞的，所有字节都实际占用空间。
可以使用du命令来查看一个文件或目录实际占有的磁盘区块数：
# 创建文件
echo test > holetest
# 查看文件大小
ls -l holetest
-rw-r--r-- 1 kai kai 5 May 4 01:59 holetest
# 查看占用区块大小，此处占用了一个块
du -h holetest
4.0K holetest
# seek
dd if=/dev/urandom of=holetest seek=10 count=10 bs=2M
# 查看文件大小
ls -lh holetest
-rw-r--r-- 1 kai kai 40M May 4 02:00 holetest
# 查看占用区块大小
du -h holetest
21M holetest
由上述测试可以看出，seek之后，文件大小比实际占有空间要大。
实际上，由于磁盘是按照块为单位使用的，所以只有在seek超过当前文件结尾所在的块时，才会产生文件空洞。
文件时间属性
存储在inode块中
- atime（access time）：上次访问时间
- mtime（modification time）：上次文件内容修改时间
- ctime（change time）：上次文件状态修改时间（inode内的信息）
目录权限控制
- r，读权限：列出目录下的文件（读取文件系统中目录文件的数据块）。
- w，写权限：创建和删除文件（修改文件系统中目录文件的数据块）。
- x，可执行权限：访问目录中的文件（访问目录下的文件的inode）。
目录权限一些常见的情形
- 一般来说，删除文件时，无需拥有对文件自身的任何权限，只需要拥有对所在目录的w权限即可，但是例外情况为：如果该文件所在的目录设置了sticky位（
chmod +t filename），那么只有当进程为该文件的属主的时候，才可以删除该文件； - 创建文件时，需要同时拥有w和x权限，可以理解为创建文件时，需要创建一个文件的inode（对应x权限），同时要将其加入目录文件中（对应w权限）；
- 拥有r权限，没有x权限，那么只能列出文件，但不能访问；
- 拥有x权限，没有r权限，那么可以通过文件名访问到目录下的文件，但不能列出目录下的文件。
特权进程的特例
特权进程默认拥有文件的所有权限（rwx），但是在Linux下，如果一个文件owner/group/other都没有x权限的话，即使是特权进程，也不能执行该文件。
关于文件的sticky位
sticky，中文意思为“粘”。在较老的Unix系统中，设置sticky位的可执行文件的文本段会被“粘”在交换区内，用以加快一些程序的运行速度。
但是在现代Unix系统中，内存管理要更加复杂和精确，该位没有了原有的功能，新的表现为：普通文件的sticky位会被忽略，而目录的sticky位则会使得目录下的项目只有owner或者root才可以删除和重命名。