之前的东西，全部是在内存中的。但是我们知道：不是所有的文件，都被打开了。大量的文件，就在磁盘上放着，什么都不做。这些文件非常多，杂，乱。而磁盘级别的文件管理，本质工作就能够快速的查询和定位到我们需要的文件。而这个就叫做文件系统。

1. 磁盘的基本介绍

磁盘是我们电脑上唯一的一个机械设备


这是磁盘的平面图，磁盘上存储的基本单位是扇区512字节。读写磁盘的时候，磁头找的是某一个面，某一个磁道，某一个扇区。所以，只有我们能磁盘上的盘面，磁道，扇区，就能找到一个存储单元。这叫做CHS地址。
用同样的方法，我们就能找到所有的基本单元。而文件系统的一个作用就是：什么文件，对应了那几块磁盘块。

1.1 磁盘的逻辑抽象结构

以前，我们使用的磁带，我们可以把它拉出来成一条直线。那么我们也可以把磁盘的盘片想象成线性结构。也就是当成一个数组。那么对磁盘的管理，就转换成了对数组空间的管理。

定位一个扇区，只需找到下标就行了。这个下标对应的地址叫做LBA(逻辑块地址)。

如果我们想让内存中的数据往磁盘中写入：

我们只知道LBA地址，首先需要将LBA地址映射转换成CHS地址

然后结合我们的数据，写到磁盘中。

补充：
因为如果每次访问都是512字节，那么访问的速度就太慢了。所以文件系统访问磁盘一般以8个为一起，那么IO的基本单位是4KB。

为什么要这样设计呢？
1.提高IO效率
2.不用让软件(OS)设计和硬件(磁盘)设计具有强相关性，也就是解耦合

还有一点就是一个磁盘很大，我们可能不是特别好管理，所以我们可以采用分区的方法来管理。然后再继续分，就是对磁盘的组进行管理。

2. 理解文件系统

我们知道：文件=内容+属性。不管是内容还是属性都是数据，所以都有存储。而Linux采用的是将内容和属性数据分开存储。
内容存在block中，每个4KB。且不断增多。
属性数据存在inode中，每个128字节。但是稳定的。

下面介绍一下磁盘中组的管理：

Boot Block：存放的是一些开机信息。

Data blocks：以块为单位，进行文件内容的保存。每次4KB，如果不满，也分4KB。

inode Table：以128字节为单位，进行inode属性的保存。
inode属性里面有一个inode编号。一般而言，一个文件只能有一个inode编号，来代表文件的唯一性。

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

Group Descriptor Table(GDT)：块组描述符，描述块组属性信息。比如：有多少inode，有多少个block被使用，多少个inode被使用，还剩多少等等。

Super Block(SB)：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。

GDT管的是一个块组，而SB管的是整个区的组。

2.1 介绍inode

一个inode(文件和属性)如何和属于自己的内容关联起来呢？
在inode Table中，有一个struct inode。它里面包含了文件的所有属性，还有一个数组。

假设这个数组是15，其中下标[0,11]直接保存的就是该文件对应的blocks编号。

我们知道：Data blocks一块是4KB，那么磁盘只能保存48KB的文件吗？
肯定不是。原因是：Data blocks 4KB也可以保存其它块的编号。而在blocks数组中，下标[12,14]指向的是Data blocks。但是这个Data blocks不保存有效数据，而是保存该文件所适用的其它块编号。也就是二级索引。

2.2 文件的属性

我们知道：文件名是文件属性。但是，在inode里面并没有保存文件名。所以，Linux下，底层实际都是通过inode编号标识文件的。

我们要知道：Linux下一切皆文件。目录也可以看作是文件，目录的属性放在inode里，那么Data blocks放的是什么？放的是文件名和inode编号的映射关系。所以，在同一目录下，不能创建多个同名文件。因为文件名本身就是一个具有key值的东西。

当我们创建一个文件，操作系统做了什么？
我们知道：创建一个文件的时候，一定是在一个目录下。OS会根据文件名和inode编号找到自己所处的目录。根据目录的inode，找到目录的Data block。然后将文件名和inode编号的映射关系写入到目录的数据块中。

当我们删除一个文件，操作系统做了什么？
就是将该文件的inode Bitmap和Block Bitmap中的1设成0。

3. 理解软硬链接

这里我们可以看不出什么区别，我们看一下inode：

从这里我们可以看出：软硬链接的区别：软链接是一个独立文件，有自己独立的inode和inode编号。硬链接不是一个独立文件，它和目标文件使用的是同一个inode。

那么软链接有什么作用呢？
看下面的例子：

这是在目录d1/d2/d3中运行一个可执行程序。

如果在这个目录下去运行这个可执行程序我们需要把路径带上。这样会觉得很麻烦，此时就可以使用软链接。

所以软链接就是Linux下的快捷方式。

那么软链接的文件内容是什么呢？
保存的是指向的文件的所在路径

如果我们想删除这个软硬链接呢？
我们在这里建议使用unlink：

甚至可以删除文件。

那么硬链接有什么作用呢？
硬链接就是单纯的在Linux指定的目录下，给指定的文件新增 文件名和inode编号的映射关系。

从这里我们可以看出硬链接这里的数字发生了变化。这个数字的意思是：这个inode文件的硬链接数。

我们可以再硬链接一次：

那么什么是硬链接数呢？
inode编号，其实类似一个"指针"的概念。
本质：就是该文件inode属性中的一个计数器。标识有几个文件名和我的inode建立了映射关系。间而言之，就是几个文件名指向我的inode。

那么硬链接有什么作用呢？

从这里看：为什么创建普通文件，硬链接数默认是1？而创建目录，硬链接数默认是2？
普通文件比较好理解，因为普通文件的文件名 本身就和自己的inode 具有映射关系，所有是一个。

我们再来看一个这个目录为什么是2个？

从这里我们可以看出：这里的点和dir的inode是同一个，所以是有两个文件名和这个inode存在映射关系。

-d的意思是只看目录。我们可以看到这两个点是上级目录的inode是一样的。
所以，硬链接的作用：路径间的切换。