前面把目录项、 inode、dentry、fd、硬链接这些概念理顺之后，再往下看文件系统时，很快就会碰到另一组特别容易混在一起的词：

• 文件 I/O
• 阻塞 / 非阻塞
• 同步 / 异步
• 缓冲 I/O
• 直接 I/O
• page cache
• fsync

这些概念之所以容易乱，不是因为它们都难，而是因为它们其实不在同一个层面上。

有的在描述：

• 怎么打开和读写文件

前面把文件 I/O、page cache、直接 I/O 这些内容顺了一遍之后，再往下看网络传输和文件发送时，我发现还有一块特别容易听懂关键词、但一串起来就开始乱的内容：

• 零拷贝
• mmap
• sendfile
• DMA
• page cache
• socket 发送缓冲

一开始我对“零拷贝”这个词的直觉是：是不是数据完全不拷贝了，直接从磁盘飞到网卡？后来越看越发现，不是这么回事。

更准确地说：

前面把目录项、inode、dentry、fd 这些对象关系先理顺之后，再回头看文件系统，接下来最自然的问题其实是两件事：

• 一个文件的数据到底放在哪
• 文件系统又是怎么知道哪些空间还空着

前者更偏“文件的存储方式”，后者更偏“空闲空间管理”。这两块问题经常会放在一起讲，但本质上其实是在回答两个不同的问题：

文件存储解决的是“这个文件的数据块怎么组织、怎么找到”，空闲空间管理解决的是“还有哪些块可以继续分配”。

所以这一篇我想把这两条线先拆开，再放回到同一张图里看。

前面在整理进程、线程、同步这些内容时，我更多是在关注执行流和资源竞争。真正开始看文件系统之后，我发现这部分最容易让人混乱的地方，不是概念本身有多难，而是很多概念都长得很像：

• 目录和目录项
• 目录项和 dentry
• inode 和 fd
• page cache 和磁盘数据块

如果不把这些层次拆开，就很容易越学越乱。所以这篇先不急着展开 ext4、日志恢复这些更底层的话题，而是先把文件系统里最基础的一条主线理顺：

一个路径到底是怎么被解析的，一个文件到底由哪些结构共同表示，磁盘上的结构和内存里的结构又分别是什么。

前面把目录项、inode、dentry、fd、page cache 这条主线先理了一遍之后，我发现文件系统里还有一组概念特别容易混在一起：

• 硬链接
• 软链接
• unlink
• rename

它们看起来都是在“改文件”，但实际上很多时候改的并不是文件内容，而是名字和目录项这一层的关系。把这部分看清之后，很多现象就会顺起来，比如：

• 为什么一个文件可以有多个名字
• 为什么删掉一个名字，文件不一定立刻消失
• 为什么改名通常很快
• 为什么软链接断了，但它自己还在