在 Linux 内核中，一切皆文件。
概论
Linux 文件系统为每个文件分配两个数据结构：索引节点（inode）和目录项（dentry）。
- 索引节点，里面存储了文件的元数据（比如 inode 编号、文件大小、访问权限、修改时间、数据块在磁盘中的位置等），但不包括文件名。索引节点是文件的唯一标识，也被存储在硬盘中。
- 目录项，用来记录文件的名字、索引节点指针以及与其他目录项的层级关联关系，它的内容是一组“文件名 ↔ inode 编号”的映射关系。多个目录项关联起来，就会形成目录结构，但它与索引节点不同的是，目录项是由内核维护的一个数据结构，不存放于磁盘，而是缓存在内存。
注意：
- 一个文件在文件系统中真正的内容是由 inode 决定的，而目录项只是给这个 inode 一个名字，方便我们通过路径访问它。多个目录项（即多个不同的路径或文件名）都可以指向同一个 inode，这就是硬链接。
- 目录项和目录不是一个东西：目录是个文件，持久化存储在磁盘，也是用索引节点唯一标识。和普通文件不同的是，普通文件在磁盘里面保存的是文件数据，而目录文件在磁盘里面保存子目录或文件。而目录项是内核一个数据结构，缓存在内存。因为如果查询目录频繁从磁盘读，效率会很低，所以内核会把已经读过的目录用目录项这个数据结构缓存在内存，下次再次读到相同的目录时，只需从内存读就可以，大大提高了文件系统的效率。
- 目录项 dentry 这个数据结构不只是表示目录，也是可以表示文件的。
F1. inode、dentry 和文件数据之间的关系（来自小林 coding）
存储文件数据的磁盘可以被分为三个存储区域：
- 超级块：用来存储文件系统的详细信息，比如块个数、块大小、空闲块等等。
- 索引节点区：用来存储 inode。
- 数据块区：用来存储文件或目录数据（文件系统的基本操作单位就是数据块）。
虽然 inode 是存储在硬盘上的数据，但为了加速文件的访问，通常会把 inode 加载到内存中。内存空间有限，我们不可能把超级块和索引节点区全部加载到内存，所以只有当需要使用的时候才将其加载进内存，它们加载进内存的时机是不同的：
- 超级块：当文件系统挂载时进入内存。
- 索引节点区：当文件被访问时进入内存。
软硬链接
在 Linux 中，硬链接（hard link）是指多个目录项指向同一个 inode，即它们共享同一个文件的数据块。因此，硬链接本质上是“同一个文件的多个名字”。由于 inode 是文件系统内部的结构，不能跨文件系统使用，所以硬链接也只能存在于同一个文件系统中。一个文件的 inode 中包含一个链接计数器，表示有多少个目录项指向它。只有当所有的硬链接（包括原始文件）都被删除后，链接计数归零，系统才会真正释放该文件的磁盘空间。
相比之下，软链接（symbolic link）是一个独立的文件，拥有自己的 inode。它的内容是目标文件的路径，因此更像是一个快捷方式。软链接可以跨文件系统创建，甚至可以指向一个不存在的文件（此时成为悬挂链接或死链接）。访问软链接时，系统会自动解析其路径并跳转到目标文件。如果目标文件被删除了，链接文件还是在的，只不过就找不到指向的文件了。
虚拟文件系统
文件系统种类众多，而操作系统希望为用户提供一个统一的接口，于是在用户层和文件系统层之间引入了一个中间层，即虚拟文件系统。
打开文件表
操作系统为每个进程维护一个打开文件表，用于追踪该进程当前打开的文件。每个条目对应一个文件描述符，文件描述符可以看作是打开文件在进程内的一个“句柄”。在操作系统层面，还存在一个系统级的打开文件表，用于维护每个被打开文件的全局状态信息。操作系统通过这两个层级的文件表，管理文件的访问和资源使用。
每个进程级打开文件表中的条目，指向一个系统级的打开文件表项，而系统级的打开文件表项，再指向VFS 层的 inode 表项，这些表项最终映射到实际文件的磁盘位置。每个系统级打开文件表项通常包含以下信息：
- 文件位置指针：跟踪文件的当前读写位置。对于同一个文件，不同进程可能拥有独立的文件位置指针（如每个进程单独打开文件），也可能共享（如通过
fork或dup产生的共享文件描述符）。 - 引用计数：表示有多少个文件描述符引用了该文件。只有当该计数归零时，操作系统才会真正关闭文件、释放对应的打开文件表项，这样可以支持多个进程同时访问同一个文件而不冲突。
- 文件磁盘位置：用于标识文件在磁盘上的位置，指向文件的 inode，避免每次操作都去磁盘查找文件元信息，从而提高效率。
- 访问权限：表示打开该文件时指定的权限，如只读、只写、读写、追加等，操作系统根据该信息决定是否允许某些 I/O 操作。
文件的存储
文件的数据在磁盘上的存放方式，主要有连续空间存放和非连续空间存放这两种。其中，非连续空间存放方式又可以分为链表方式和索引方式。 👉指路
