本篇文章为你整理了1、虚拟文件系统，文件描述符，IO重定向、管道（简述虚拟文件系统原理）的详细内容，包含有简述虚拟文件系统的工作原理 简述虚拟文件系统原理 虚拟文件管理 文件虚拟化 1、虚拟文件系统，文件描述符，IO重定向、管道，希望能帮助你了解 1、虚拟文件系统，文件描述符，IO重定向、管道。
一个系统从宏观角度来讲，有CPU，有内存，剩下的都是io设备。
然后从在程序维度来讲，有kernel（内核）说白了kernel就是一个程序，剩下的都是用户空间的程序（如图中app表示），
每个程序都是逻辑的，线性的 一个内存地址，通过MMU转到CPU的物理地址，一个程序模拟使用整个内存，它的空间肯定也包含了kernel的一个引用，
一个系统肯定也包含了一些物理地址，比如CPU、io设备（磁盘）、网卡等等。
一般情况下，一个程序想要调用数据，肯定不能直接调用物理地址，要通过内核来调用，内核既管内存分配，也管io，它什么都管的。
VFS（虚拟文件系统，目录树）
内核虚拟出来的一个虚拟文件系统，其实也就是一个目录树，一一映射在物理地址
FD（文件描述符）
一份数据加载在内存中，供所有程序访问，那么不同程序访问不同的文件，涉及到一个偏移量的问题，这个就要说到FD（文件描述符）。
文件描述符最终是交给程序用的，程序在拿到对应文件描述符的时候，比如一个程序读取文件的偏移量是20，一个程序读取文件的偏移量是8，它们读取的是文件的不同位置，它们通过各自的偏移找到对应的文件pagecache，所以它们如果修改的数据不是同一个地方的数据，那是不用加锁的。当然了，如果它们文件偏移量是一样的，说明修改的是同一个数据，肯定是要加锁的。
inode
虚拟文件系统下有个inode号，在虚拟文件系统当中，尤其在使用磁盘的某一系列的时候，它的每一个文件在打开的时候，都有一个inode号来代表它。
当打开一个文件的时候，首先要加载代表这个文件的inode号，内核会把文件加载到内存里面，开辟一个所谓的pagecache。
pagecache（页缓存）
pagecache默认大小是4k，如果打开多个程序，这些程序是共享pagecache，当其中一个程序读取数据的时候，如果找到对应的内存数据，其实就可以返回了。
pagecache是内存里的一个缓存，数据开始时候从磁盘读取在内存，因为这样的话对这个数据操作就会很快，但是如果数据被修改，这个数据就会有一个标识脏，那就是脏数据。
这些脏数据因为是被修改的，所以要决定什么时候把这些数据同步在磁盘中。这些数据是由内核维护的，它管理的是整个系统的所有程序的数据，而不是针对某一个。
它会等到时候把整个数据都给刷到磁盘中，但如果脏数据还没有等到来得及刷到磁盘中，这个时候断电了，那么这些数据就丢失了。
打开一个服务器，查看根目录
这些都在根目录下，就相当于是一个目录树，这些都是子节点。
查看df命令
看到一些目录的信息，比如哪些目录挂载的是哪个位置，可以看到3个目录，根目录挂载的是/dev/sda3目录，dev是设备目录，里面的sda（表示分区）的3分区，其他两个目录都是子节点目录的挂载。
这个分区的意思就是：
因为windows系统的分区是可以看的到的，但是linux系统是看不到的，比如自己给硬盘分区了3份，1分区是200m大小，2分区是swap交换分区，3分区是root分区，root有2个意思：1、表示管理员用户，2、表示root目录
如上图根目录，感觉上根目录下的所有目录都在同一个地方，其实并不是！
比如那个/boot目录，可以看到前面显示的是1分区，所以这个boot目录有两个，一个是原来根本的boot目录，另一个是1分区的目录。
其实起开始操作系统是把这两个boot目录都在加载出来了，但是最原来的boot目录挂在了1分区的boot目录，为了让它显示出来，所以覆盖了原来的根目录下的boot目录
查看现在这个boot目录：
退出boot目录到上级目录，然后使用命令umount卸载掉这个boot目录的挂载
可以再使用df命令查看，可以看到少了一条规则，那就再进到boot目录查看一下：
再次进入到boot目录查看已经变成空的了，那么再使用命令mount重新挂载一下1分区，再次查看boot目录，下面的文件又回来了。
冯诺依曼定义服务器一个概念：计算器，控制器、主存储器、输入输出设备 I/O，除了这些外，还有一个抽象：一切皆文件。
既然什么都可以当初文件，那么就可以通过IO传输。
文件类型有很多很多，比如：
-：普通文件（可执行，图片，文本）REG
d: 目录
b：块设备
c：字符设备 CHR
s：socket
p: pipeline
[eventpoll]：内核提供的eventpoll内存区域
随便编写一个文件，比如：msb.txt
编写好以后，使用命令ln硬连接这个文件
可以看到多出来了这个硬连接xxoo.txt文件，前面的2表示硬连接数量
使用stat命令可以看到这个文件的原数据信息，可以通过Inode号判断指向的是同一个文件，所以其实系统上就这么一个文件
如果删除其中一个文件，只是少了一个对这个文件的连接，硬连接数量也变成了1，只是把这个文件的引用给删掉了
使用ln -s命令
使用stat查看这两个文件：
可以看到Inode是不一样的
如果把这个原文件给删除了
可以看到这个软连接报错了，因为它没有了这个文件引用的指向
/proc目录：内核映射的目录，映射的内核的变量属性等等。只有开机之后，这个目录下才会有东西的，比如内核里面有进程管理等。如果关机了，这个目录就又变成空的了。所以进程id号或者网络等等内核管理，都是这里的文件，一切皆文件。
创建一个目录：
这个目录是刚创建的空目录
dd命令：主要是拷贝数据，生成文件或块设备等等
/dev下面的zero：dev目录下有一个类似于无限大的黑洞，就是这个zero，里面可以存放很多东西，但是不会占用太多物理内存。
of=mydisk.img: 生成的文件名，of就是outFile的意思，同理，if就是inputFile的意思
bs: blockSize的意思，块的大小
count=100：表示乘以100的大小，用bs的值乘以count的值
这样可以得到一个文件，ll -h可以查看文件带单位的大小
得到这个文件以后，可以挂在到磁盘文件
losetup命令表示挂载，把dev目录下的loop0这个设备挂载到mydisk.img文件，这样访问这个loop0这个设备，就等于访问到了这个文件。
mke2fs是格式化命令，格式化这个loop0这个目录，会变成一个ext2 的一个文件类型
然后把这个文件挂载到/mnt/ooxx目录下
使用mount命令挂载到/mnt/ooxx（这个是随便创建的一个空目录，也就是根目录3分区里面的）目录
这样的话，访问到/mnt/ooxx目录，就不是访问3分区的目录了，而是访问到了loop0这个设备上面了
这个时候ooxx 这个目录是空的，创建一个bin 目录，然后查看一下bash的可执行程序
bash 就是一个解释程序，比如解析linux上面的字符信息，whereis 就是告诉我bash在哪
cp 拷贝/bin/bash 到当前的bin目录
ldd命令接上程序，会告诉它的动态链接库有哪些。
知道了它的连接都是在根目录lib64的目录下里面的几个文件，那一样的创建一个lib64目录，拷贝对应的那几个连接文件，使用花括号{} 可以选择指定的哪几个文件，因为lib64目录下有很多文件，不能全都拿过来。
这样就暂时的完成了自定义的根目录，
使用命令chroot ./，把根目录切换到当前目录，并把bash启动
除了自带的echo命令，其他命令都是没有的，但是可以通过打印字符输出到一个指定的文件，就是这个abc.txt，
那么这个abc.txt文件就会在自定义的这个根目录下产生，但肯定不在原linux系统下的根目录
再到自定义的根目录下查看
可以看到生成的这个abc.txt文件
如果把挂载的这个给卸载掉，就看不到了，再访问就可以看到是空的了
但是这个镜像文件还在
不同的进程维护不同inode号
lsof命令显示进程打开了哪些文件
-p：表示告诉指令哪些文件，$$ 表示bash进程
FD列 表示文件描述符，里面包含：
cwd：当前工作目录是哪里
rtd：根目录在哪
txt：文本域
mem：分配的内存空间，挂载内容
0、1、2 分别表示：标准输入，标准输出、异常输出，u表示读写都可以，r表示读，任何程序都有0、1、2
TYPE列：表示文件类型：
DIR: 说明是个目录
REG：普通文件
CHR：字符设备
定义了8去读取ooxx.txt文件，然后查看文件描述符，可以看到这个8
再使用lsof命令查看进程文件描述符，-op 表示显示详细信息
可以看到inode号是7564结尾，使用stat命令查看是否正确
使用read命令去读取文件描述符8，这个read命令读取到换行符的时候，就不读取了，所以只会读取第一行
查看这个ooxx.txt文件的内容可以确认一下
读取这个文件后再查看它的偏移量，可以看到偏移量变成了换行符对应的偏移量的值，也就是4
如果重新打开一个bash，再打开一个窗口会发现它的偏移量指针变成了0，
说明了什么？（不同等进程inode号是隔离的维护的）
socket
打开一个进程连接，查看进程号以后，进去到这个进程的字符描述符查看，默认只有0、1、2 和255
定义一个8，输入输出/dev/tcp目录，加上百度的地址，tcp目录是不可见的，看不到的，但实际是存在的
执行后再次查看文件描述符，可以看到这个定义的8执行一个socket连接，可以使用lsof命令查看一下进程的文件描述符
可以看到TCP连接，连接到了百度，已经建立了和百度IP的连接
所以这些都是文件，一切皆文件，所有的一切都可以使用文件去描述。
重定向不是命令，是一种机制。
如下这段伪代码：
File ifile = new File("/ooxx.txt")
out (fd) = new outputstream(ifile)
out.write("fdsfsdf")
我们正常写代码获取一个文件，然后往这个文件输出内容，在我们看来这个文件路径是写死的，但其实在linux操作系统并不是，它是可以给重定向到别的方法的，得到的这个out属性，其实就获取了它的fd（文件描述符），这样的话就可以对它进行操作。
示例1
比如：ls ./打印目录信息，然后就会显示出来目录信息，ls进程默认打印到屏幕上的信息，使用1 （输出）到指定位置
执行后可以看到屏幕没有显示出目录信息了，对多出来这个输出的文件，查看这个文件，确实是目录的信息，这就是重定向，它不往屏幕上打印了，换成了打印在文件里
示例2
比如cat命令，cat命令可以查看文件信息，可以理解成cat命令是先获取文件输入流，读到文件后，再把文件输出到屏幕。
我们尝试给他强制性更改输入输出的路径
执行后发现屏幕没有显示出来，那就去查看对应的输出文件，可以看到输出到了这个文件里。
示例3
尝试报错输出到指定文件里，2 表示报错输出，正常情况下ls 命令打印一个不存在的目录，可以看到会打印出报错信息，一样的道理可以把它的报错输出同屏幕重定向到指定的文件
如果同时打印正确的目录信息和错误的目录信息，正确的目录信息会输出到指定文件，但报错的信息还是打印在了屏幕上，因为报错输出2 没有重定向到指定文件
如果只指定一个文件，正确目录信息和错误信息都指向这个文件输出，
那么会出现一个问题，只会显示正确信息，错误信息是不会输出到这个文件的。
同时想象一下，能不能报错输出指向标准输出（2指向1），然后输出到一个文件，这样把正确信息和错误信息都给输出出来。
可以是可以，但是有语法问题需要注意
然后查看这个ls04.out文件，可以看到目录信息和报错信息都输出了进来
先echo $$打印出进程id号，也就是bash的进程id，然后使用/bin/bash再启动一个bash，再查看这个bash进程id，是4463，使用pstree命令可以查看pstree这个命令来自一个bash，bash来自另一个bash，这两个bash就是一个父子关系。进程是有父子关系的，这个4398就是4463的父进程。
然后exit推出这个进程，其实是推出了子进程的bash进程，回到了父进程，还是这个4398的bash进程。
虽然是父子进程的关系，但是子进程是得不到父进程定义的值的，进程隔离。
如果子进程想要得到父进程的值，要使用export命令导出变量的值，这样在子进程中就可以得到父进程变量的值。
export命令在父进程使用后，子进程就可以得到
所以在定义jdk环境变量时候，需要使用export这个关键字，因为如果没有的话，定义的变量的值就只能在当前进程使用，子进程无法得到环境变量的值，这肯定不行。
pipeline（管道 ）
什么是管道？就是
比如正常使用head命令和tail命令，可以显示一个文件的头10行和末尾的10行数据
比如，现在要读取第8行数据，怎么办？使用 选项
很简单，head -8命令读取一个文件的前8行，然后加上tail -1命令取出最后1行，输出的就只会显示第8数据，这里需要使用管道来辅助命令
只显示了第8行
使用大括号可以执行多条指令，中间记得要加空格，大括号里面的指令都在同一个进程执行的
如果先定义一个a=1,在父进程肯定可以打印出来的，但如果用管道，就得不到这个a的值了
在指令块中把a改成9，然后输出一段字符，通过管道给了cat，cat默认输出是屏幕输出，所以会显示出来
可以看到字符输出了，但是a的值还是1
因为linux操作系统在使用管道时候，所有两边等于是新起了两个子进程来进程对接，所以 a=9 是在子进程中不能生效的
既然管道左右两边都会启动一个子进程，那么验证一下
所以查看子进程id要使用$BASHPID
编写两个指令块，使用管道连接起来，打印子进程的id，然后左边读取到x，交给管道以后，右边cat读取到以后，赋值给了y
执行后查看父进程4398的信息，可以看到有两个子进程，4512和4513
然后查看子进程4512的进程信息
可以看到1标准输出是w写，inode号是39968，pipe管道
再查看子进程4513的进程信息
可以看到0标准输入是r读，inode号也是39968，也是pipe管道，所以就对应上了
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