理解文件系统
我们在使用stat命令查看文件信息时可以看到如下信息：
[root@localhost linux]# stat test.c
File: "test.c"
Size: 654 Blocks: 8 IO Block: 4096 普通文件
Device: 802h/2050d Inode: 263715 Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--) Uid: ( 0/ root) Gid: ( 0/ root)
Access: 2017-09-13 14:56:57.059012947 +0800
Modify: 2017-09-13 14:56:40.067012944 +0800
Change: 2017-09-13 14:56:40.069012948 +0800
什么是inode？我们先简单了解一下文件系统
Linux ext2文件系统，上图为磁盘文件系统图（内核内存映像肯定有所不同），磁盘是典型的块设备，硬盘分区被划分为一个个的block。一个block的大小是由格式化的时候确定的，并且不可以更改。例如mke2fs的-b选项可以设定block大小为1024、2048或4096字节。而上图中启动块（Boot Block）的大小是确定的，
- Block Group：ext2文件系统会根据分区的大小划分为数个Block Group。而每个Block Group都有着相同的结构组成。例如：政府管理各区的例子
- 超级块（Super Block）：存放文件系统本身的结构信息。记录的信息主要有：bolck 和 inode的总量，未使用的block和inode的数量，一个block和inode的大小，最近一次挂载的时间，最近一次写入数据的时间，最近一次检验磁盘的时间等其他文件系统的相关信息。Super Block的信息被破坏，可以说整个文件系统结构就被破坏了
- GDT，Group Descriptor Table：块组描述符，描述块组属性信息。
- 块位图（Block Bitmap）：Block Bitmap中记录着Data Block中哪个数据块已经被占用，哪个数据块没有被占用
- inode位图（inode Bitmap）：每个bit表示一个inode是否空闲可用。
- i节点表:存放文件属性 如 文件大小，所有者，最近修改时间等
- 数据区：存放文件内容
将属性和数据分开存放看起来是很简单，但实际上是如何工作的呢？
例如：
[root@localhost linux]# touch abc
[root@localhost linux]# ls -i abc
263466 abc
创建一个新文件主要有一下4个操作：
- 存储属性
内核先找到一个空闲的i节点（这里是263466）。内核把文件信息记录到其中。 - 存储数据
该文件需要存储在三个磁盘块，内核找到了三个空闲块：300,500，800。将内核缓冲区的第一块数据复制到300，下一块复制到500，以此类推。 - 记录分配情况
文件内容按顺序300,500,800存放。内核在inode上的磁盘分布区记录了上述块列表。 - 添加文件名到目录
新的文件名abc。内核将入口（263466，abc）添加到目录文件。文件名和inode之间的对应关系将文件名和文件的内容及属性连接起来。
硬链接与软链接
理解硬链接
我们看到，真正找到磁盘上文件的并不是文件名，而是inode。 在linux中可以让多个文件名对应于同一个inode。
[dev@localhost test]$ touch abc
[dev@localhost test]$ ln abc def
[dev@localhost test]$ ls -1i abc def
69198055 abc
69198055 def
- abc和def的链接状态完全相同，他们被称为指向文件的硬链接。内核记录了这个连接数，inode263466 的硬连接数为2。
- 我们在删除文件时干了两件事情：1.在目录中将对应的记录删除，2.将硬连接数-1，如果为0，则将对应的磁盘释放。
软链接
软链接是通过名字引用另外一个文件，在shell中的做法
[dev@localhost test]$ ln -s abc abc.s
[dev@localhost test]$ ll -i
总用量 0
69198055 -rw-rw-r--. 2 dev dev 0 10月 7 17:05 abc
69198068 lrwxrwxrwx. 1 dev dev 3 10月 7 17:06 abc.s -> abc
69198055 -rw-rw-r--. 2 dev dev 0 10月 7 17:05 def
软硬链接的区别：
- 删除源文件，硬链接文件的链接数-1，软链接文件将会失效。
- 软链接文件可以跨分区建立，而硬链接文件不可以。
- 软链接文件可以对目录创建，硬链接文件不可以。
动态库与静态库
- 静态库（.a）：程序在编译链接的时候把库的代码链接到可执行文件中。程序运行的时候将不再需要静态库
- 动态库（.so）：程序在运行的时候才去链接动态库的代码，多个程序共享使用库的代码。
- 一个与动态库链接的可执行文件仅仅包含它用到的函数入口地址的一个表，而不是外部函数所在目标文件的整个机器码
- 在可执行文件开始运行以前，外部函数的机器码由操作系统从磁盘上的该动态库中复制到内存中，这个过程称为动态链接（dynamic linking）
- 动态库可以在多个程序间共享，所以动态链接使得可执行文件更小，节省了磁盘空间。操作系统采用虚拟内存机制允许物理内存中的一份动态库被要用到该库的所有进程共用，节省了内存和磁盘空间。
生成静态库
[root@localhost linux]# ls
add.c add.h main.c sub.c sub.h
[root@localhost linux]# gcc -c add.c -o add.o
[root@localhost linux]# gcc -c sub.c -o sub.o
生成静态库
[root@localhost linux]# ar -rc libmymath.a add.o sub.o
ar是gnu归档工具，rc表示(replace and create)（模块替换&创建）
查看静态库中的目录列表
[root@localhost linux]# ar -tv libmymath.a
rw-r--r-- 0/0 1240 Sep 15 16:53 2017 add.o
rw-r--r-- 0/0 1240 Sep 15 16:53 2017 sub.o
t:列出静态库中的文件
v:verbose 详细信息
[root@localhost linux]# gcc main.c -L. -lmymath
-L 指定库路径
-l 指定库名
测试目标文件生成后，静态库删掉，程序照样可以运行
使用静态库
在linux下库文件只有被放入到指定路径下，才能被找到： /lib /lib64 /usr/ib /usr/ib64
- 向/etc/ld.so.conf.d/添加配置文件，在配置文件中添加库的搜索路径
- 将库文件直接放到指定路径下
- 设置环境变量： LIBRARY PATH库的链接搜索路径环境变量
设置环境变量： LD LIBRARY PATH程序运行时库的加载路径环境变量 - 使用gcc的-L选项指定库的链接搜索路径
gcc -L用于指定库的链接搜索路径 -l指定链接库名称
通常用户链接一个操作系统没有自带的库， 都会链接静态库，用户喜欢使用-L指定库的链接搜索路径，因为程序链接静态库不需要依赖静态库存在，因此可以不用拷贝到/lib下，因为没有其它程序使用这个第三方库，因此也不用考虑代码冗余的问题。 链接静态库不需要使用静态链接-static ，只需要保证指定路径下只有静态库就可以； 链接器优先去指定的路径下链接库。
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库搜索路径
- 从左到右搜索-L指定的目录。
- 由环境变量指定的目录 （LIBRARY_PATH）
- 由系统指定的目录
/usr/lib
/usr/local/lib
生成动态库
- shared: 表示生成共享库格式
- fPIC：产生位置无关码(position independent code)
- 库名规则：libxxx.so
- 示例：
[root@localhost linux]# gcc -fPIC -c sub.c add.c
[root@localhost linux]# gcc -shared -o libmymath.so*.o
[root@localhost linux]# ls add.c add.h add.o libmymath.so main.c sub.c sub.h sub.o
使用动态库
编译选项
- l：链接动态库，只要库名即可(去掉lib以及版本号)
- L：链接库所在的路径.
- 示例： gcc main.c -o main –L. -lmymath
运行动态库
1、拷贝.so文件到系统共享库路径下, 一般指/usr/lib
2、更改 LD_LIBRARY_PATH
[root@localhost linux]# export LD_LIBRARY_PATH=.
[root@localhost linux]# gcc main.c -o main -lmymath
[root@localhost linux]# ./a.out
add(10, 20)=30
sub(100, 20)=80
3、ldconfig 配置/etc/ld.so.conf.d/，ldconfig更新
[root@localhost linux]# cat /etc/ld.so.conf.d/bit.conf
/root/tools/linux
[root@localhost linux]# ldconfig
使用外部库
gcc -Wall main.c -o main -lmymath
-lmymath表示要链接libmymath.so或者libmymath.a库文件
