文件

当一个进程进行open()系统调用，首先会去系统文件打开表里去查看想要打开的文件是否在里面，如果不在，则会通过文件目录表查找需要打开的文件，若存在，则将文件的目录项复制到系统打开文件表中，包括文件名和索引结点，最后返回一个文件描述符，之后若进程需要继续进行读写等IO操作，则只需这个文件描述符。

所以说不是一个表，文件目录表在外存中，但是也会缓存在内存，以加快目录项的查询。但系统文件打开表一定是在内存中的。

文件描述符

文件描述符（file descriptor）是内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引，其值是一个非负整数（通常是小整数），用于指代被打开的文件，所有执行 I/O 操作的系统调用都通过文件描述符。

一个进程启动时，都会打开3个文件：标准输入、标准输出和标准错误。这3个文件分别对应文件描述符为0,1,2。

内核使用三个相关的数据结构来表示打开的文件：（待确认）

• 进程级别的文件描述符表：每个进程都有它独立的文件描述符表，他的表项是由进程打开的文件描述符来索引的。每个打开的描述符表项指向 打开文件表中的一个表项。

• 系统级别的打开文件表：打开文件的集合是由一张打开文件表来表示的，所有进程共享这张表。每个文件表的表项组成（针对我们的目的）包括：当前文件位置、引用计数（即当前指向该表项的描述符表项数），以及一个指向inode表中对应表项的指针。关闭一个描述符（删除一个文件）会减少相应的文件表表项中的引用计数。内核不会删除这个文件表表项，直到它的引用计数为0。

  内核对所有打开文件维护的一个进程共享的打开文件描述表，表中存储了处于打开状态文件的相关信息，包括文件类型、访问权限、文件操作函数(file_operations)等。

• 系统级别的 inode 表：inode 结构体记录了文件相关的信息，包括类型、权限、拥有者、时间、连接数、文件内容所在位置。

  

对于硬链接来说，只删除一个连接并不影响索引节点本身和其它的连接，只会导致inode中引用计数减1。只有当最后一个链接被删除后，也就是inode中引用计数为0，文件的数据块及目录的连接才会被释放，也就是说，文件才会被真正删除。

对于软链接来说，建立一个软链接，相当于创建一个新的特殊的文件（因为inode号和源文件不同），这个新文件包含了另一个文件的路径名。软链接不会导致原来文件引用计数增加，同时它有自己独立的引用计数。

我们知道文件都有文件名与数据，这在 Linux 上被分成两个部分：用户数据 (user data) 与元数据 (metadata)。用户数据，即文件数据块 (data block)，数据块是记录文件真实内容的地方；而元数据则是文件的附加属性，如文件大小、创建时间、所有者等信息。在 Linux 中，元数据中的 inode 号（inode 是文件元数据的一部分但其并不包含文件名，inode 号即索引节点号）才是文件的唯一标识而非文件名。文件名仅是为了方便人们的记忆和使用，系统或程序通过 inode 号寻找正确的文件数据块。图 1.展示了程序通过文件名获取文件内容的过程。 图 1. 通过文件名打开文件 由于硬链接是有着相同 inode 号仅文件名不同的文件，因此硬链接存在以下几点特性：

文件有相同的 inode 及 data block；

只能对已存在的文件进行创建；

不能交叉文件系统进行硬链接的创建；

不能对目录进行创建，只可对文件创建；

删除一个硬链接文件并不影响其他有相同 inode 号的文件。

软链接与硬链接不同，若文件用户数据块中存放的内容是另一文件的路径名的指向，则该文件就是软连接。软链接就是一个普通文件，只是数据块内容有点特殊。软链接有着自己的 inode 号以及用户数据块（见 图 2.）。因此软链接的创建与使用没有类似硬链接的诸多限制，软链接有以下属性：

• 软链接有自己的文件属性及权限等；
• 可对不存在的文件或目录创建软链接；(目标文件不存在则是无效链接)
• 目标文件是相对路径的时候，移动软链接会失效，若是绝对路径则无影响，所以尽量使用绝对路径。
• 软链接可交叉文件系统；
• 软链接可对文件或目录创建；
• 创建软链接时，硬链接计数 i_nlink 不会增加；
• 删除软链接并不影响被指向的文件，但若被指向的原文件被删除，则相关软连接被称为死链接（即 dangling link，若被指向路径文件被重新创建，死链接可恢复为正常的软链接）。

引用计数和硬链接数

每个文件存在两个计数器：i_count 与 i_nlink，即引用计数与硬链接计数。结构体 inode 中的 i_count 用于跟踪文件被访问的数量，而 i_nlink 则是上述使用 ls -l 等命令查看到的文件硬链接数。或者说 i_count 跟踪文件在内存中的情况，而 i_nlink 则是磁盘计数器。当文件被删除时，则 i_nlink 先被设置成 0。文件的这两个计数器使得 Linux 系统升级或程序更新变的容易。系统或程序可在不关闭的情况下（即文件 i_count 不为 0），将新文件以同样的文件名进行替换，新文件有自己的 inode 及 data block，旧文件会在相关进程关闭后被完整的删除。

内核中，对应于每个进程都有一个文件描述符表，表示这个进程打开的所有文件。文件描述表中每一项都是一个指针，指向一个用于描述打开的文件的数据块———file对象，file对象中描述了文件的打开模式，读写位置等重要信息，当进程打开一个文件时，内核就会创建一个新的file对象。需要注意的是，file对象不是专属于某个进程的，不同进程的文件描述符表中的指针可以指向相同的file对象，从而共享这个打开的文件。file对象有引用计数，记录了引用这个对象的文件描述符个数，只有当引用计数为0时，内核才销毁file对象，因此某个进程关闭文件，不影响与之共享同一个file对象的进程.

file对象中包含一个指针，指向dentry对象。dentry对象代表一个独立的文件路径，如果一个文件路径被打开多次，那么会建立多个file对象，但它们都指向同一个dentry对象。

dentry对象中又包含一个指向inode对象的指针。inode对象代表一个独立文件。因为存在硬链接与符号链接，因此不同的dentry对象可以指向相同的inode对象.inode 对象包含了最终对文件进行操作所需的所有信息，如文件系统类型、文件的操作方法、文件的权限、访问日期等。

打开文件后，进程得到的文件描述符实质上就是文件描述符表的下标，内核根据这个下标值去访问相应的文件对象，从而实现对文件的操作。

注意，同一个进程多次打开同一个文件时，内核会创建多个file对象。

当进程使用fork系统调用创建一个子进程后，子进程将继承父进程的文件描述符表，因此在父进程中打开的文件可以在子进程中用同一个描述符访问。

https://blog.csdn.net/giantpoplar/article/details/46955853

文件目录

一个文件对应一个FCB，一个FCB就是一个目录项，多个FCB组成文件目录

索引结点：除了文件名之外的所有信息都存放到索引结点中，每个文件对应一个索引结点。

1、什么是文件目录：一种特殊的文件，是有结构的文件，如上图的表格，用于记录各个文件的属性；最主要的属性是：文件名和物理地址的映射，从而实现按名存取

2、什么是FCB：当你建立一个目录或者文件时，会在文件目录中新增一条记录(记录文件的属性)，这样的一条记录就称做一个FCB。

3、FCB中最重要的就是文件名和物理地址的映射，从而实现按名存取。