如何在Unix文件系统中实现目录？

我的问题是目录如何实现？我可以相信像表，数组或类似变量这样的数据结构。由于UNIX是开放源代码，因此我可以在源代码中查看程序在创建新目录时的功能。您能告诉我该主题的内容吗？目录“是”我可以理解的文件，并且目录真的是文件吗？我不确定文件是否确实存储在“文件中”，而您仍然可以说出关于几乎所有内容的word文件，我不确定这绝对不是文件，因为您甚至可以将变量称为a文件。例如，链接当然不是文件，而链接就像目录，但是这违反了目录是文件？

目录的内部结构取决于使用的文件系统。如果您想确切地了解会发生什么，请查看文件系统实现。

基本上，在大多数文件系统中，目录是文件名（键）和索引节点数字（值）之间的关联数组。这样的东西¹：

1167010 .
1158721 ..
1167626 subdir
 132651 barfile
 132650 bazfile

此列表在（通常）4KB块链内以某种或多或少有效的方式编码。请注意，常规文件的内容以类似的方式存储。对于目录，没有必要知道这些块中实际使用的大小。因此，报告的目录大小du是4KB的倍数。

索引节点在那里将块连接在一起，形成单个实体，即一般意义上的“文件”。它们由一个数字标识，该数字是某种地址，通常每个地址都存储为一个特殊的块。

所有这些的管理都在内核模式下进行。软件只是要求创建一个带有int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);导致系统调用的函数的目录，其余所有操作都在后台执行。

关于链接结构：

硬链接不是文件，它只是一个新目录条目（即名称-索引节点编号关联），它指向一个预先存在的索引节点实体²。这意味着可以从不同的路径名访问同一索引节点。特别是，由于元数据（权限，所有权，时间戳等）存储在索引节点中，因此它们是唯一的，并且与选择用于访问文件的路径名无关。

符号链接是一个文件，与目标不同。这意味着它具有自己的inode。过去，它的处理方式就像普通文件一样：目标路径存储在数据块中。但是现在，出于效率原因，在最近的ext文件系统中，短于60字节长的路径存储在inode自身内（使用通常用于存储指向数据块的指针的字段）。

—
^{1.这是使用获得的ls -ai1 testdir。
2.如今其类型必须与“目录”不同。}

为了扩展来自StéphaneGimenez的帖子，创建新目录的过程是使用st_mode值为S_IFDIR（具有权限模式）创建新的inode，并在具有链接的新inode的第一个数据块中创建两个条目（ 2）系统调用：“。” 指向这个新的索引节点，“ ..”指向父目录，然后在父目录中创建一个带有索引节点和新目录名称的条目-第一部分和最后一部分由系统调用mknod（ 2）。而且，这些天只有root用户可以使用mknod（2）来执行我们正在谈论的任务。

例如，mkdir("/home/larry.user/xyzzy", 0666)基本上是以下内容（这是SysV days [1]中的C代码）：

int mode = 0666;
char newdir[] = "/home/larry.user/xyzzy";
char path1[NAMESZ+4, path2[NAMESZ+4], *p;
mknod(newdir, S_IFDIR|mode);
strcpy(path1, newdir);
strcat(path1, "/."); /* "." link */
link(newdir, path1);
strcat(path1, ".");  /* ".." link */
strcpy(path2, newdir);
if ((p = strrchr(path2, '/') == (char *)0) /* root directory */
    link(".", path1);
else {
    *p = '\0';
    link(path2, path1);
}

1. Haviland＆Salama，“ UNIX系统编程”，1987，pp69-71。

这太容易出错（也是fsck的主要原因之一），因此创建了mkdir（2）系统调用来为您执行此操作。

请注意，可以使用mknod（2）创建amy文件系统对象：常规文件，目录，设备文件，符号链接等。因此要回答OP的问题之一，是的，目录是文件，这意味着“是一个由索引节点表示的对象，该对象驻留在具有I / O接口行为的文件系统中”。

如果您想了解有关Unix / Linux文件系统的更多信息，我建议您阅读两本书《了解Linux内核》和《 Linux内核开发》。这些是了解Linux内核的最佳书。

在“公共文件模型” Unix系统中，每个目录都被视为一个文件，其中包含文件和目录的列表。

在VFS（虚拟文件系统）中，目录以称为的结构表示dentry。的dentry 是C结构是字符串名（d_name），一个指向一个inode（d_inode）和一个指向父目录项（d_parent）。索引节点是一种用于处理有关文件系统中文件信息的结构。例如，如果您有目录/tmp/test/foo，则VFS将为路径名中的每个组件创建一个dentry对象。这样，它将为创建一个dentry对象/，第二个dentry对象用于test输入根目录，第三个dentry对象用于foo测试目录。

您可以先阅读http://www.freebsd.org/doc/zh/books/design-44bsd/book.html#OVERVIEW-FILESYSTEM。有关更多详细信息，请阅读经典经典书籍“ 4.4 BSD操作系统的设计和实现”。