软链接和硬链接

1 文件系统的寻址过程——以cat命令是如何读出文件内容、文件的删除过程为例

在操作系统级别看存储空间的话，是分为很多的block块，这些block块是分为很多种类的

当我们使用cat命令查看文件的时候，比如 cat /1.txt ，那么首先会去寻找根目录/，Linux一切皆文件，目录也是文件，根据目录名找到inode编号，然后查看归属信息和权限，是否拥有cat权限，如果有的话再根据指针寻找指向的内容，/的inode block的指针应该是指向/目录的目录块directiry block。然后在/目录的directiry block块中搜索1.txt文件，如果有，找到它的inode号，然后根据1.txt的inode编号找到该文件的inode block，检测归属和权限，如果有权限，则根据指针寻找指针指向，该指针指向的就是文件1.txt的具体内容所在的数据块。这样就可以把文件内容读出来了。

如果我们要删除一个文件的时候，比如删除1.txt，首先在super block中，会把1.txt的inode编号标记为free(自由的)，也就是可用的。然后再去该文件所在的目录块（比如/目录）中把a.txt和inode编号1111的映射关系删掉。最后一步，把1.txt的数据所在的数据块标记为free，也就是可用的，如果有其它数据要存储，那么这个block是可以分配的。但是，实际上，block里面的内容还没有被抹去，删除只是删除了寻址的方式和映射关系，真正的文件数据还是保存在block中的。

所以，删除的数据是可以恢复的，首先在super block中把inode1111重新标记为不可分配，然后在directory block中把1.txt和inode1111的映射关系重新建立起来，那么数据就恢复成功了。数据恢复就是一个重新建立关系，打通寻址路径的过程。

文件只有在被覆盖的时候，才算是真正的删除了，也就是有当其他数据正好存在1.txt数据所用的block中时，把原来1.txt文件的内容覆盖掉，这才算是真正的删除。所以说，没有真正的删除，我们没有办法直接把物理硬盘的数据抹去，只能通过删除映射关系，覆盖原数据的方式去删除。（我们看到的磁盘还有多少G空间都是一个逻辑的概念，实际上你的硬盘可能已经全是数据了，只不过有的空间不可用，它保存了你需要的数据，而那些被标记为free状态的block是可用的，即使它上面有数据也是你已经删除不需要的数据，当你保存新数据的时候就会分配一些被标记为free状态的block给你，你的新数据会覆盖掉原来的数据，这样新数据就被保存了。所以，一定要分清楚逻辑的可用空间概念和物理硬盘的概念）

综上，磁盘没有真正的删除操作，只能覆盖。而格式化的过程就是建立文件系统的过程，也就是把各种block块划分出来的过程。

如图，我们用ll命令查看到的信息就是存在18653这个inode block中的

所以，即便是建新文件，磁盘空间也会被占用（虽然没有实际数据，但是会有inode中的信息）

不管是新建还是删除文件，第一步都是找super block，分配编号或者把编号标记为free，第二步去目录中增加或删除映射关系，第三步给文件的inode块关联一个数据块或把关联的数据块标记free。

2 深入探析软链接和硬链接本质

软链接相当于Windows下的快捷方式，修改软链接文件，源文件内容也会改变，修改源文件内容，软链接文件内容随之改变。删除软链接不影响源文件，删除源文件软链接文件失效。

修改硬链接文件，源文件内容也会改变，修改源文件内容，硬链接文件内容随之改变。删除硬链接文件，源文件无影响；删除源文件，硬链接文件无影响。

那么软链接和硬链接这些特性是怎么来的呢？首先我们知道，文件存储分为两部分，一部分是inode block，另一部分是数据block。

软链接是指向文件名的

硬链接是指向inode的

一个分区就是一个文件系统，软链接可以跨分区而硬链接不可以跨分区。

这是因为不同分区可以有相同的文件名，但是inode唯一标识一块block。硬链接是指向inode编号的，假如说我现在有一个1.txt的inode编号为12345，该文件在磁盘分区1上面。我现在在磁盘分区2中创建一个指向inode12345的硬链接文件，这两个12345inode编号指向的是自己分区的block块，这两个block根本就不是同一块磁盘空间。

在操作系统级别，维护的都是inode编号，也就是说操作系统不认文件名，只认inode编号。我们知道，在文件系统中，inode block中有一个指针，软链接的指针就是指向源文件的文件名的。

实际上，在每个目录中都有两个隐藏文件，.是当前目录的硬链接，..是上一级目录的硬链接。

3 磁盘满的两种情况

文件在保存到磁盘（硬盘）的时候，除了保存文件的内容，还包括时间信息、权限信息、文件归属信息、文件名等等。这些文件信息都是存在i节点中的。我们知道，存储空间在硬盘级别是一个一个的扇区，而在操作系统级别是一个一个的block块，这些block数据块分为两种，一种是数据block块，另一种是inode bloak，而这些inode block就是专门存放文件信息的存储空间。文件的具体内容存放在数据block块中。查看inode相关信息的命令如下

ls -i /etc/password #可以查看inode编号（-di 可以查看目录的inode编号）
df -i #查看每个磁盘分区的inode信息

通过上面介绍，我们知道文件的存储是由两部分数据组成的，一个是文件内本身的数据，也就是文件内容，另一部分就是存放在inode中的文件信息。实际上，即便是你创建一个空文件，它也是占据磁盘空间的，空文件没有数据，不会占用数据block的空间，但是只要是文件就会有属性、权限等等信息，所以它会占据inode block的空间。因此，磁盘满是分为两种情况的，一种是数据太多，比如文件内容有几百G，数据block的磁盘空间就满了；第二种情况是创建的文件太多，把inode block占满了，或者说inode编号不够用了，这种情况虽然还有磁盘空间可用，但是已经没有inode编号可以分配了。

比如说，我们创建一个大文件，虽然这个文件只占用了一个inode编号，但是它太大了，超过了磁盘空间，这就是磁盘满的第一种情况

dd if=/dev/zero of=/sdb5/test bs=10G count=1
#把/dev/zero中的内容写到/sdb5/test文件中，文件大小为10G，总共写1个文件
# dd 表示写数据
# if input file 表示输入文件
# of output file 输出文件
# bs block size
# count

dd是一个命令，也就是一个应用程序，我们使用程序向磁盘写数据的时候，会先把数据放到内存中，然后再从内存刷到磁盘上。比如说，下图所示“dd 内存耗尽”，这说明内存放不下10G的数据，我们可以缩小一下。

这6G数据的写入是非常卡，非常慢的。有时候我们也会用这个命令来测试磁盘写数据的速度。

实际上，虽然我们在命令中指定写入6G，但是由于内存的限制，写入内容可能会远少于这个数字。（内存大小远小于磁盘）

第二种磁盘满的情况就是inode编号不够用，比如说我们创建了大量文件，像这种情况我们查看磁盘空间的时候，会发现还有大量空间可用，但是查看可用inode节点的时候，发现已经满了，这也会提示磁盘满。

在实际场合，我们个人的电脑磁盘满一般是指磁盘没有空间了，这可能是我们电脑磁盘上保存了大量的数据导致的；在服务器中，更常见的磁盘满是inode节点编号满了，因为服务器是给很多人用的，文件数量会很多，并且还会有大量的日志文件（服务器上经常会做日志切割，实际上就是把原来的log文件mv为log1并新建一个log），这就会导致没有inode编号可用。其实，在电商中经常需要备份信息，因为这些信息包含了用户交易等重要数据，所以不能删除，要备份出来，如果使用cp命令去备份，比如说我们把服务器上的数据备份到一块硬盘上，那么很可能会出现inode不够用的情况，因为服务器上的数据很多，这样即使硬盘还有很多剩余空间，但是inode已经不够用了，导致磁盘满。正确的备份方法是使用tar打包（打包和压缩是有区别的，tar命令只打包不压缩，打包是把多个文件打包成一个文件，不会节省存储空间，而压缩会节省存储空间，所以我们见到的.tar格式的文件都是打包文件，而不是压缩文件，压缩格式一般为gz或zip等），使用tar命令把多个文件打包为一个文件，打包后的文件只占用一个inode编号，这样就不会导致inode不够用了。