## pwd命令的作用 Linux的檔案系統比較龐大，所以筆者從pwd這一命令入手，在實現的過程中加深對檔案系統的瞭解。 輸入：`man pwd`  從指導文件中可以看到，pwd命令的作用是顯示出當前所處位置，以路徑的形式打印出來。 舉例如下：  筆者首先輸入pwd命令，顯示出`/home/lularible`，說明我當前就處在該位置。 當筆者進入其中的一個子目錄"bin"時，再次輸入pwd命令，顯示出`/home/lularible/bin`，這是顯而易見的。 ## Linux檔案系統內部結構 為了能夠實現pwd命令，就需要先了解Linux檔案系統的內部結構 ### 檔案系統的多層抽象 一般而言，檔案是儲存在硬碟上的，那麼將磁碟這一物理實體，進行邏輯劃分和組織，就是進行抽象的過程。目的就是為了便於管理。 最樸素的管理手段就是，給硬碟的區域編號，按照編號從低到高給檔案分配儲存空間。當然，訪問效率就可想而知了（當檔案數量一多，訪問效率將會及其低下）。所以那些系統開發人員就發揮出自己的聰明才智，對檔案系統進行了巧妙的設計。 #### 第一層抽象：從磁碟到分割槽 一整塊磁碟，能儲存大量的資料，統一管理起來不太方便。若能將它分而治之，則更加靈活。比如說window系統裡面的磁碟分割槽：C盤，D盤，E盤等等。每個分割槽都可以看作是一個獨立的磁碟。 #### 第二層抽象：從磁碟到塊序列 一個磁碟由一些磁性碟片組成。每個碟片的表面都被劃分為很多同心圓，這些同心圓稱作磁軌，每一個磁軌又進一步被劃分為扇區，每個扇區可以儲存一定位元組的資料（如512位元組）。扇區是磁碟上的基本儲存單元，每次空間分配或者訪問都是以一個扇區為最小單位。 #### 第三層抽象：從塊序列到三個區域的劃分 為了儲存不同型別的資料（檔案內容、檔案屬性、目錄），將磁碟塊分為3個部分：  - 1.超級塊：檔案系統中的第一個塊被稱為超級塊，用來存放檔案系統本身的結構資訊。 - 2.i-節點表：檔案系統的下一個部分被稱為i-節點表。每個檔案都有一些屬性，如大小、檔案所有者和最近修改時間等。這些性質被記錄在一個稱為i-節點的結構中。所有的i-節點都有相同的大小，並且i-節點表是這些結構的一個列表。 - 3.資料區：檔案系統的第三部分是資料區。檔案的內容儲存在這個區域。 ### 建立一個檔案的過程 檔案有內容和屬性，核心將檔案內容存放在資料區，檔案屬性存放在i-節點，檔名存放在目錄。下圖所示為建立一個檔案的例子：  其中的幾個主要操作為： - 1.儲存屬性：核心找到一個空的i-節點（圖中為47），把檔案資訊記錄到該i-節點中。 - 2.儲存資料：核心從空閒磁碟塊表中獲得627、200、992這三個磁碟塊，將核心緩衝區中的資料複製到這三個磁碟塊中。 - 3.記錄分配情況：檔案內容按序存放在磁碟塊627/200/992中。核心在i-節點的磁碟分佈區記錄了上述序列塊。磁碟分佈區是一個磁碟塊序號的列表，這三個編號放在最開始的三個位置。 - 4.新增檔名到目錄：新檔案的名字是userlist。核心將入口（47,userlist）新增到目錄檔案。檔名和i-節點號之間的對應關係將檔名和檔案的內容及屬性連線了起來。 ### 目錄的結構 目錄被抽象為一個包含i-節點號和檔名的表。 輸入`ls -ia`可以檢視當前目錄包含的檔案以及對應的i-節點號：  如代表當前目錄的"."的i-節點號為1048600，代表上一級目錄的".."的i-節點號為936372。再看一下根目錄的組成：  其中"."和".."的i-節點號都是2，說明根目錄的上級目錄就是自己。另外，還可以看到存在i-節點號一樣的檔案（目錄），這就是硬連結，將在後續的軟、硬連結區別一節中敘述。 ### 檔案讀取的工作原理 既然知道了目錄的結構，那麼就可以理一遍檔案讀取的過程了。舉例來說： 輸入`cat userlist`，表示讀取userlist這個檔案並顯示。  step1.在目錄中尋找檔名 檔名儲存在目錄檔案中，核心在目錄檔案中尋找包含字串"userlist"的記錄。userlist所在的記錄包含編號為47的i-節點。 step2.定位i-節點並讀取內容 核心在檔案系統中的i-節點區域找到i-節點47。i-節點包含資料塊編號的列表。 step3.訪問儲存檔案內容的資料塊 在step2之後，即知道了資料塊的位置和在磁碟中的順序，就可以通過不停的呼叫read函式，使核心不斷將位元組從磁碟複製到核心緩衝區。 ps:讀取許可權的控制：核心根據檔名找到i-節點號，再根據i-節點號找到i-節點。在i-節點中，找到檔案的許可權位和使用者ID，從而判斷該使用者是否具有讀取許可權。 ### 大檔案的i-節點 每個檔案對應一個i-節點，而每個i-節點大小是固定的，所以當檔案內容需要佔用很多磁碟塊時，i-節點中的磁碟分佈區可能不夠用。這個時候，就需要採用多級分配的方式。一圖說明問題：  其中，級數越多，訪問磁碟時就越慢。因為需要按照每一級的指引，多次讀取磁碟。 ## 實現pwd ### 思路 - 1.獲得當前目錄的i-節點號，記為stat - 2.改變目錄至上級目錄 - 3.找到i-節點號stat的名字 重複上述步驟，直到樹頂。到樹頂的判斷依據：一個目錄的"."和".."的i-節點號相同。 ### 原始碼 ```c