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(1)文件平时都在存放在硬盘中的，硬盘中存储的文件以一种固定的形式存放的，我们叫静态文件。

(2)一块硬盘中可以分为两大区域：一个是硬盘内容管理表项，另一个是真正存储内容的区域。操作系统访问硬盘时是先去读取硬盘内容管理表，从中找到我们要访问的那个文件的扇区级别的信息，然后再用这个信息去查询真正存储内容的区域，最后得到我们要的文件。

(3)操作系统最初拿到的信息是文件名，最终得到的是文件内容。第一步就是去查询硬盘内容管理表，这个管理表中以文件为单位记录了各个文件的各种信息，每一个文件有一个信息列表index node（我们叫inode，i节点，其实质是一个结构体，这个结构体有很多元素，每个元素记录了这个文件的一些信息，其中就包括文件名、文件在硬盘上对应的扇区号、块号那些东西……）

强调：硬盘管理的时候是以文件为单位的，每个文件一个inode，每个inode有一个数字编号，对应一个结构体，结构体中记录了各种信息。

(4)联系平时实践，大家格式化硬盘（U盘）时发现有：快速格式化和底层格式化。快速格式化非常快，格式化一个32GB的U盘只要1秒钟，普通格式化格式化速度慢。这两个的差异？其实快速格式化就是只删除了U盘中的硬盘内容管理表（其实就是inode），真正存储的内容没有动。这种格式化的内容是有可能被找回的。

 

如图所示：文件系统先格式化出 inode 和 block 块，假设某文件的权限和属性信息存放到 inode 4 号位置，这个 inode 记录了实际存储文件数据的 block 号有 4 个，分别为 2、7、13、15，由此，操作系统就能快速地找到文件数据的存储位置。

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【我们知道在Linux下一切皆文件，因此我们需要一个东西对这些文件进行管理，此时就需要文件描述符来管理了。文件描述符简称fd，对于内核而言，所有打开的文件都要通过文件描述符来引用。文件描述符是一个递增的非负整数，一旦当我们打开或者创建一个新的文件的时候，内核向进程返回一个文件描述符。

文件描述符一般有以下三个性质：

每个进程都具有自己的一个递增的文件描述符，如果我们关闭了一个文件描述符所占用的正整数，则这个正整数有可能被其它文件描述符所占用。 单个进程能同时打开的文件描述符数量受到limit设置所限制，可以用ulimit -a查看最大文件描述符个数。进程最大打开文件数目默认是1024个。 根据规定，所有的shell启动新的程序的时候，总是将0、1、2这三个数字的文件描述符打开为标准输入、标准输出，标准错误】

 

(1)文件描述符的本质是一个数字，这个数字本质上是进程表中文件描述符表的一个表项，进程通过文件描述符作为index去索引查表得到文件表指针，再间接访问得到这个文件对应的文件表。

(2)文件描述符这个数字是open系统调用内部由操作系统自动分配的，操作系统分配这个fd时也不是随意分配，也是遵照一定的规律的，我们现在就要研究这个规律。

(3)操作系统规定，fd从0开始依次增加。fd也是有最大限制的，在linux的早期版本中（0.11）fd最大是20，所以当时一个进程最多允许打开20个文件。linux中文件描述符表是个数组（不是链表），所以这个文件描述符表其实就是一个数组，fd是index，文件表指针是value

(4)当我们去open时，内核会从文件描述符表中挑选一个最小的未被使用的数字给我们返回。也就是说如果之前fd已经占满了0-9，那么我们下次open得到的一定是10.（但是如果上一个fd得到的是9，下一个不一定是10，这是因为可能前面更小的一个fd已经被close释放掉了）

(5)fd中0、1、2已经默认被系统占用了，因此用户进程得到的最小的fd就是3了。

(6)linux内核占用了0、1、2这三个fd是有用的，当我们运行一个程序得到一个进程时，内部就默认已经打开了3个文件，这三个文件对应的fd就是0、1、2。这三个文件分别叫stdin、stdout、stderr。也就是标准输入、标准输出、标准错误。

(7)标准输入一般对应的是键盘（可以理解为：0这个fd对应的是键盘的设备文件），标准输出一般是LCD显示器（可以理解为：1对应LCD的设备文件）

(8)printf函数其实就是默认输出到标准输出stdout上了。stdio中还有一个函数叫fpirntf，这个函数就可以指定输出到哪个文件描述符中。

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UTC ＋ 时区差 ＝ 本地时间

3.1.3.计算机中与时间有关的部件

(1)点时间和段时间。段时间=点时间-点时间

(2)定时器和实时时钟。定时器（timer）定的时间就是段时间，实时时钟（RTC）就是和点时间有关的一个器件。

3.2 Linux中的时间

3.2.1. jiffies的引入

(1)jiffies是Linux内核中的一个全局变量，这个变量用来记录以内核的节拍时间为单位时间长度的一个数值。

(2)内核配置的时候定义了一个节拍时间，实际上Linux内核的调度系统工作时就是以这个节拍时间为时间片的。

(3)jiffies变量开机时有一个基准值，然后内核每过一个节拍时间jiffies就会加1，然后到了系统的任意一个时间我们当前时间就被jiffies这个变量所标注。

3.2.2. Linux系统如何记录时间

(1)内核在开机启动的时候会读取RTC硬件获取一个时间作为初始基准时间，这个基准时间对应一个jiffies值（这个基准时间换算成jiffies值的方法是：用这个时间减去1970-01-01 00:00:00 +0000(UTC)，然后把这个时间段换算成jiffies数值），这个jiffies值作为我们开机时的基准jiffies值存在。然后系统运行时每个时钟节拍的末尾都会给jiffies这个全局变量加1，因此操作系统就使用jiffies这个全局变量记录了下来当前的时间。当我们需要当前时间点时，就用jiffies这个时间点去计算（计算方法就是先把这个jiffies值对应的时间段算出来，然后加上1970-01-01 00:00:00 +0000(UTC)即可得到这个时间点）

(2)其实操作系统只在开机时读一次RTC，整个系统运行过程中RTC是无作用的。RTC的真正作用其实是在OS的2次开机之间进行时间的保存。

(3)理解时一定要点时间和段时间结合起来理解。jiffies这个变量记录的其实是段时间（其实就是当前时间和1970-01-01 00:00:00 +0000(UTC)这个时间的差值）

(4)一个时间节拍的时间取决于操作系统的配置，现代Linux系统一般是10ms或者1ms。这个时间其实就是调度时间，在内核中用HZ来记录和表示。如果HZ定义成1000那么时钟节拍就是1/HZ，也就是1ms。这些在学习驱动时会用到。

3.2.3. Linux中时间相关的系统调用

(1)常用的时间相关的API和C库函数有9个： time/ctime/localtime/gmtime/mktime/asctime/strftime/gettimeofday/settimeofday

(2)time系统调用返回当前时间以秒为单位的距离1970-01-01 00:00:00 +0000(UTC)过去的秒数。这个time内部就是用jiffies换算得到的秒数。其他函数基本都是围绕着time来工作的。

(3)gmtime和localtime会把time得到的秒数变成一个struct tm结构体表示的时间。区别是gmtime得到的是国际时间，而localtime得到的是本地（指的是你运行localtime函数的程序所在的计算机所设置的时区对应的本地时间）时间。mktime用来完成相反方向的转换（struct tm到time_t）

(4)如果从struct tm出发想得到字符串格式的时间，可以用asctime或者strftime都可以。（如果从time_t出发想得到字符串格式的时间用ctime即可）

(5)gettimeofday返回的时间是由struct timeval和struct timezone这两个结构体来共同表示的，其中timeval表示时间，而timezone表示时区。settimeofday是用来设置当前的时间和时区的。

(6)总结：不管用哪个系统调用，最终得到的时间本质上都是一个时间（这个时间最终都是从kernel中记录的jiffies中计算得来的），只不过不同的函数返回的时间的格式不同，精度不同。