Ext2那些事儿（二）

上回讲了inode这个重要的结构，可能inode比较陌生，没关系。下面介绍一个大家肯定熟悉的结构：目录。

目录(directory)

目录我想没人会不知道，经常在Windows里，从网上下个东西，自己建个目录保存起来。过了一段时间，这个目录里面就放满了各式各样的文件。目录这个概念很直观，就像一个抽屉，反正我的东西都能放进去，下回打开抽屉，如果没中病毒啥的，以前的东西应该都还在那儿。看起来是天经地义，顺理成章。但如果你从干活的角度，以文件系统的视角去看待目录，就会发现文件系统其实也不是那么容易，很少有什么活儿是轻轻松松就能完成的。在我们看来，目录里面放了该目录下所有的文件，你要读某个文件的某段内容，进到它所在目录里肯定能找到。这样的话，照我们理解，目录不就是磁盘上的一组文件的集合吗。只要定义，从块m到块n是一个目录，比如说“我的音乐”，然后音乐文件就存在这(n-m+1)个块里，下回要找音乐就在这段块集合里找。而从块j到块k是目录“我的图片”，图片都放在这段块里。虽然这样看上去很美，但问题在于文件系统并不知道该给“我的音乐”目录分配多少空间，如果刚开始分配的空间不够呢，再补一段空间？如果刚开始分配的大了呢，岂不是浪费了那么多空间。

你所看到的并不是你所想像的。其实，文件系统是不需要把文件内容放在目录里的。前面我们已经说过，得inode者得文件。目录只需要知道其中文件的inode们，就可以通过这些inode访问文件。目录只是拥有通往各个房间的门，而不包括这些房间。从实现上讲，目录也是一种文件，这个文件里包含该目录下一系列文件的inode和文件名，它们是一一对应的。这样，我们需找某个文件名的时候，文件系统就吭哧吭哧地通过文件名找到inode，然后根据inode就可以访问该文件了。怎么样组织inode和文件名，是有技巧的。按照列表来组织，实现简单，寻找的时候遍历列表就可以了。目录下只有几个文件还好，但一旦该目录下的文件多起来，比如几千个文件，那遍历就是个苦差事了。

链接（link）

链接是个啥子东东呢？小时候，我们学古文，往往会出现很多诗人，考试的时候不光要考古文的作者是谁，还要考他的小名，比如字啥啊，号啥啊。当时就恨哪，这些诗人起这么多乱七八糟的名字干嘛。Link就是为了解决这种一人多名的问题。有时候，一个inode会关联多个名字（至于为什么这样，有时候确实这样会更加方便，大家可以想想Windows桌面上的那些快捷方式）。

链接分为两种：符号链接和硬链接，还有一种动态链接也算在符号链接里。符号链接指的是，这个链接是采用名字来指向另外一个文件。比如说，一个人叫张三，建了个符号链接“李四”，李四是通过“张三”这个名字指向张三这个人。那么我们找李四，一查原来是张三，那就找到张三了。如果张三某天突然改名了，叫王二，那再通过李四的名字找张三这个人，因为改名了啊，就找不到了。而硬链接呢，就可以解决这个问题。硬链接实际上是通过文件的inode号来找的，而不是通过文件名字。这样即使文件名字改变了，文件的inode号是不会变的，因此也可以顺利找到。就像硬链接“李四”，他记得不是“张三”这个名字，而是他的身份证号（这里假设大家的身份证号是不重复且不改变的），那么即使张三改名叫王二，也能通过身份证号找到他。

每一个inode都会有一个属性，记着有几个硬链接指向它。每增加一个指向它的硬链接，这个属性值就会加1。而每当一个指向它的硬链接被删除了，这个值就会减1，当该值减到0了，就表明系统里没有名字指向该inode了，换句话说，就是没人再需要你了。那内核就会收回该inode，留着下回给新的文件用。

硬链接只能在单一文件系统里用，而不能跨文件系统用（身份证号只能在中国使用，而不能在米国使用）。并且，硬链接只能指向文件，而不能指向目录，这是为了防止在目录数里出现循环。符号链接则能够跨文件系统应用，因为它是通过路径加名字来找的嘛。符号链接可以指向任何文件，包括目录，甚至包括不存在的文件。

设备相关文件（Device special files）

在Unix系统中（当然包括Linux），一切皆文件。也就是说，在Windows里面你看到的那些设备，什么声卡、显卡、USB总线等，在Unix系统看来都是文件。对于它们的访问，是通过这些设备相关文件来实现的。一个设备相关文件并不使用文件系统的任何空间，它仅仅是指向设备驱动的接入点。

存在两类这种文件：字符特定文件和块特定文件。这两种文件其实就对应字符设备和块设备。前者允许I/O系统以字符模式操作（比如说串口、USB、PCI总线），后者则需要通过缓冲缓存（buffer cache）函数以块模式对数据进行操作（比如说软盘、硬盘、光盘）。当出现一个针对某设备相关文件的I/O请求时，该请求会被扔给一个设备驱动。一个设备相关文件是由一个major数加一个minor数构成，major数表示设备类型，minor数表示设备单元。