Linux File System (File operations)

inode结构主要有以下成员：
// 必须有的

• mode：类型+权限
• 文件大小
• 引用计数
• 块地址

// 肯定没有的

• 文件名：一个文件可以有多个文件名，文件的文件名不存在inode里

// 可以有的

• 时间戳，一般不更新访问时间，维护设备寿命

inode number 在一个文件系统中是唯一的

• 硬链接不能跨文件系统
• 软链接可以跨文件系统

硬链接（Hard Link）

• 定义：硬链接是指多个文件名指向同一个 inode（索引节点）。
• 特点：
  • 共用 inode：所有硬链接共享相同的 inode 号。
  • 文件访问：无论通过哪个链接访问文件，都是访问同一个数据块。
  • 限制：
    • 不能链接目录，以防止形成循环结构。
    • 不能跨文件系统，因为 inode 在不同文件系统中是独立的。

软链接（Symbolic Link 或 Symlink）

• 定义：软链接是一个独立的文件，内容是另一个文件的路径。
• 特点：
  • 不同 inode：软链接有自己的 inode，指向目标文件的路径。
  • 灵活性：可以链接目录和跨文件系统的文件。
  • 依赖性：如果目标文件被删除或移动，软链接将失效（成为“断链”）。
    

Two files opened by a process

举一个例子：
假设web server正在写一个access.log
此时开发人员想看一下access.log，使用less access.log命令
因此打开俩次这个文件，生成俩个file table entries（打开一个文件就是一个file table entry）
但是只有一个inode entry，file size存在inode中，所以开发人员是可以看到access.log的变化的。

后面也会细说，其实文件操作主要涉及三个表结构，文件描述符表、文件表和inode表。

文件描述符

有三个层次：

1. file descriptor table （每个进程一个的）
2. file entry table, w.file offset （全局）
3. indoe table, w/file size （全局）

文件状态通常在file table中，只有FD_CLOEXEC放在file descriptor table中.
图示一下：

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                   Process Table                      │
├─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬────────────┤
│Process 1│Process 2│Process 3│   ...   │Process N   │
│  PID 1  │  PID 2  │  PID 3  │         │  PID N    │
│         │         │         │         │            │
│ fd[0]─┐ │ fd[0]─┐ │ fd[0]─┐ │         │ fd[0]─┐   │
│ fd[1]─┼─│►fd[1]─┼─│►fd[1]─┼─│►  ...   │ fd[1]─┼─┐ │
│ fd[2]─┘ │ fd[2]─┘ │ fd[2]─┘ │         │ fd[2]─┘ │ │
└─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴────────────┘
           │                                        │
           ▼                                        ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                    File Table                        │
├─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬────────────┤
│File Ptr1│File Ptr2│File Ptr3│   ...   │File PtrN   │
│f_count=2│f_count=1│f_count=3│         │f_count=1   │
│f_pos    │f_pos    │f_pos    │         │f_pos       │
│f_flags  │f_flags  │f_flags  │         │f_flags     │
│f_mode   │f_mode   │f_mode   │         │f_mode      │
└────┬────┴────┬────┴────┬────┴─────────┴─────┬──────┘
     │         │         │                     │
     ▼         ▼         ▼                     ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                   Inode Table                        │
├─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬────────────┤
│Inode 1  │Inode 2  │Inode 3  │   ...   │Inode N    │
└─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴────────────┘

open(2)twice vs. open(2) then dup(2)/fork(2)