在之前的探索中，我們已經掌握了文件的打開與管理機制，以及磁盤和ext2文件系統的存儲方式。
那么問題來了，當我們想要打開一個文件時，操作系統是如何找到它的呢？這背后又隱藏著怎樣的查找邏輯？
1. 目錄與文件名的秘密
文件名并不直接作為屬性保存在inode中。在一個分區內部，通過inode編號即可唯一確定一個文件。然而在日常操作中，我們總是通過文件名來訪問文件，而非使用inode編號。
那目錄是否也是一種文件呢？
查看后可以發現目錄同樣擁有自己的inode值，這說明目錄本質上也是一種文件。
既然文件 = 屬性 + 內容，那么目錄的內容究竟是什么？
答案是：目錄的內容是由一組文件名和對應的inode號構成的映射表。當我們要訪問某個文件時，必須先打開當前工作目錄，從中查找出目標文件名所對應的inode編號，才能進一步訪問該文件。
因此，訪問任何文件都離不開當前工作目錄的支持，也就是需要打開并讀取目錄文件的內容以獲取目標文件的inode信息。
2. 路徑解析過程
為了訪問當前工作目錄下的文件，我們需要先打開當前目錄，并讀取其內容。
但如何獲得當前目錄的inode編號呢？
這就需要向上查找它的父目錄，再從父目錄中查找當前目錄的inode。而要訪問父目錄，又需要知道父目錄的inode，繼續向上追溯，直到根目錄/為止。
每個進程都有一個CWD（Current Working Directory）字段記錄當前工作路徑。在調用open函數打開指定路徑的文件時，也必須提供完整的路徑信息。
因此，訪問文件的本質是通過路徑中的目錄結構逐級查找，最終定位到目標文件的inode。
3. 路徑緩存機制
雖然文件實際存儲在磁盤上，但在linux系統中，內核維護了一種樹狀結構體：Struct dentry，用于表示路徑緩存。
struct dentry { atomic_t d_count; unsigned int d_flags; spinlock_t d_lock; struct inode *d_inode; struct hlist_node d_hash; struct dentry *d_parent; struct qstr d_name; struct list_head d_lru; union { struct list_head d_child; struct rcu_head d_rcu; } d_u; struct list_head d_subdirs; struct list_head d_alias; unsigned long d_time; struct dentry_operations *d_op; struct super_block *d_sb; void *d_fsdata; #ifdef CONFIG_PROFILING struct dcookie_struct *d_cookie; #endif int d_mounted; unsigned char d_iname[DNAME_INLINE_LEN_MIN]; };
每一個文件都有對應的dentry結構，普通文件也不例外。這些dentry節點共同構成了內存中的路徑樹形結構。
該結構同時屬于LRU鏈表（最近最少使用淘汰機制）和哈希表（快速查找），使得路徑查找效率大大提高。這樣就形成了Linux的路徑緩存體系。每次訪問文件時，系統會優先在dentry樹中查找，命中則返回對應inode；未命中則從磁盤加載路徑信息并插入到緩存中。
4. 分區掛載機制
前面討論的是在同一文件系統內的文件查找。但如果涉及多個分區，僅靠inode無法跨分區識別文件。
為了解決這個問題，我們需要將不同分區上的文件系統掛載到某個目錄下，這個目錄就是“掛載點”。
一旦完成掛載，系統就可以根據路徑前綴判斷目標文件所在的分區。
軟鏈接與硬鏈接機制
1. 軟鏈接
在windows中，快捷方式是一種常見的文件引用方式。而在Linux中，軟鏈接（Symbolic Link）也具有類似功能。
創建軟鏈接命令如下：
ln -s code code.c
這條命令創建了一個名為code的軟鏈接，指向文件code.c。軟鏈接本身是一個獨立的文件。
2. 硬鏈接
在任何一個目錄中，我們都會看到.和..這兩個特殊條目。它們分別代表當前目錄和上級目錄。
實際上，它們就是典型的硬鏈接。. 指向當前目錄的inode，而..指向上一級目錄的inode。
內核中通過連接數來管理硬鏈接的數量：
創建硬鏈接的命令如下：
ln 已存在文件 硬鏈接文件
需要注意的是，硬鏈接只能針對文件創建，不能對目錄創建。
3. 軟鏈接與硬鏈接的區別
| 類型 | 是否獨立文件 | 是否支持跨分區 | 是否可鏈接目錄 |
|---|---|---|---|
| 軟鏈接 | 是 | 是 | 否 |
| 硬鏈接 | 否（共享同一inode） | 否 | 否 |
4. 鏈接的實際用途
- 軟鏈接：相當于文件的快捷方式，便于訪問。
- 硬鏈接：如.和..的存在，方便用戶和進程導航目錄結構；也可用于文件備份。
本篇文章到這里就結束了，感謝各位讀者的關注與支持！
