Unix 文件系统：文件名如何转换为磁盘扇区？答案

【问题标题】：Unix File System: How are file names translated to disk sectors?Unix 文件系统：文件名如何转换为磁盘扇区？
【发布时间】：2014-05-09 20:15:39
【问题描述】：

一个非常基本的问题。当我尝试通过提供文件的完全限定路径来打开文件描述符时，执行的确切步骤顺序是什么。

我在找

这是如何在 Linux 上工作的
给定一个文件名 - 如何将其转换为 inode 和磁盘扇区
Linux 文件系统（特别是 ext3 和 ext4）是否维护某种文件名到 inode 的映射？

【问题讨论】：

这是一个非常理智的好奇心，但您不应该关心磁盘扇区在文件系统中是如何组织的。内核中的文件系统驱动程序正在处理这个问题。

标签： linux operating-system filesystems ext4

【解决方案1】：

除了tmp's answer：

文件确实是inodes。

通常，给定文件在某个目录中有一些条目指向它的 inode。 Directories 是将名称映射到 inode，目录是一种文件。请参阅stat(2) 了解 inode 包含的内容（并且可以通过应用程序代码查询），尤其是各种文件类型（普通文件、目录、字符或块设备、fifo、符号链接......）。因此，目录通常是将字符串映射到 inode 的字典（以各种特定于文件系统的方式实现）。因此，在目录/bin/ 中，通常有一个条目将bash 关联到bash shell 的ELF 可执行文件的inode（即/bin/bash）。使用readdir(3) - 进而调用getdents(2)- 来读取目录中的条目。

一个给定的 inode 可能无法通过某个名称访问。当一个进程open(2)-ing 一个文件，然后unlink(2)-ing 它（同时保留打开的文件描述符）时，尤其会发生这种情况。这是制作临时文件的首选方式。（当没有更多进程使用它们时，它们将由内核释放）。

一个给定的 inode 也可能有几个目录条目指向它。（即一个文件有“多个名称”）link(2) 系统调用会发生这种情况。（符号链接文件使用symlink(2) 创建）。

另请参阅 path_resolution(7) 和 unix file system & file system & ext2 & ext3 & ext4 & btrfs & comparison of file systems 维基页面。另请阅读这个旧的file system 描述（有些细节已经烂，但大体思路在这里，尤其是VFS 的作用）

【讨论】：

文件名是如何映射到 inode 的？这是否发生在目录级别？例如打开文件“/home/bobo/foo/hello.txt”，文件名到inode的查找将完成4次（在'/'对于'home'，在'/home'对于'bobo'，在' /home/bobo' for 'foo', at '/home/bobo/foo' for hello.txt。一旦知道文件的inode - 它指向硬盘上的块。然后读取块的调用是由操作系统发出。这个文件名阻止解析是如何工作的？
关注我给你的所有链接。
@AmitSharma：是的，文件名的循环会发生 4 次（在您的示例中），并且在每个级别（目录）上，内核都会检查用户是否具有对该目录的适当权限。但是，如果你真的想了解所有的概念和算法，你必须参考我提到的那本书。

【解决方案2】：

当我们调用“open(filepath)”时，内核会执行以下步骤：

将文件名转换为 inode。
为 inode 分配一个新的文件表条目，初始化各种东西（每个进程）。
分配用户文件描述符条目并存储到文件表条目（全局数据结构）中。
将用户文件描述符返回给调用者。

有关内部算法的完整信息，您可能需要参考莫里斯·巴赫 (Maurice J Bach) 的伟大经典著作 “UNIX 操作系统的设计”，其中详细描述了这些概念和实现。

【讨论】：