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Linux 文件系统为每个文件都分配两个数据结构，索引节点（index node）和目录项（directory entry）。它们主要用来记录文件的元信息和目录结构。

1. 索引节点，简称为 inode 用来记录文件的元数据，比如 inode 编号、文件大小、访问权限、修改日期、数据的位置等。索引节点和文件一一对应，它跟文件内容一样，都会被持久化存储到磁盘中。所以记住，索引节点同样占用磁盘空间。

2. 目录项，简称为 dentry 用来记录文件的名字、索引节点指针以及与其他目录项的关联关系。多个关联的目录项，就构成了文件系统的目录结构。不过，不同于索引节点，目录项是由内核维护的一个内存数据结构，所以通常也被叫做目录项缓存。

换句话说，索引节点是每个文件的唯一标志，而目录项维护的正是文件系统的树状结构。目录项和索引节点的关系是多对一，比如，通过硬链接为文件创建的别名，就会对应不同的目录项，不过这些目录项本质上还是链接同一个文件，所以，它们的索引节点相同。

磁盘读写的最小单位是扇区，然而扇区只有 512B 大小，如果每次都读写这么小的单位，效率一定很低。所以，文件系统又把连续的扇区组成了逻辑块，然后每次都以逻辑块为最小单元，来管理数据。常见的逻辑块大小为 4KB，也就是由连续的 8 个扇区组成。

这里有两点需要你注意。

第一，目录项本身就是一个内存缓存，而索引节点则是存储在磁盘中的数据。在前面的 Buffer 和 Cache 原理中，我曾经提到过，为了协调慢速磁盘与快速 CPU 的性能差异，文件内容会缓存到页缓存 Cache 中。

那么，你应该想到，这些索引节点自然也会缓存到内存中，加速文件的访问。

第二，磁盘在执行文件系统格式化时，会被分成三个存储区域，超级块、索引节点区和数据块区。其中，

1. 超级块，存储整个文件系统的状态。

2. 索引节点区，用来存储索引节点。

3. 数据块区，则用来存储文件数据。

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23 | 基础篇：Linux 文件系统是怎么工作的？

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使用 INSTALL_MOD_STRIP #

sudo INSTALL_MOD_STRIP=1 make modules_install

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11 | 套路篇：如何迅速分析出系统CPU的瓶颈在哪里？

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perf top #

类似于 top，它能够实时显示占用 CPU 时钟最多的函数或者指令，因此可以用来查找热点函数，使用界面如下所示：

$ perf top
Samples: 833  of event 'cpu-clock', Event count (approx.): 97742399
Overhead  Shared Object       Symbol
   7.28%  perf                [.] 0x00000000001f78a4
   4.72%  [kernel]            [k] vsnprintf
   4.32%  [kernel]            [k] module_get_kallsym
   3.65%  [kernel]            [k] _raw_spin_unlock_irqrestore
...

输出结果中，第一行包含三个数据，分别是采样数（Samples）、事件类型（event）和事件总数量（Event count）。比如这个例子中，perf 总共采集了 833 个 CPU 时钟事件，而总事件数则为 97742399。

如果采样数过少（比如只有十几个），那下面的排序和百分比就没什么实际参考价值了。

再往下看是一个表格式样的数据，每一行包含四列，分别是：

1. 第一列 Overhead ，是该符号的性能事件在所有采样中的比例，用百分比来表示。

2. 第二列 Shared ，是该函数或指令所在的动态共享对象（Dynamic Shared Object），如内核、进程名、动态链接库名、内核模块名等。

3. 第三列 Object ，是动态共享对象的类型。比如 [.] 表示用户空间的可执行程序、或者动态链接库，而 [k] 则表示内核空间。

4. 最后一列 Symbol 是符号名，也就是函数名。当函数名未知时，用十六进制的地址来表示。

还是以上面的输出为例，我们可以看到，占用 CPU 时钟最多的是 perf 工具自身，不过它的比例也只有 7.28%，说明系统并没有 CPU 性能问题。

dpkg #

dpkg的功能可分为四部分：

1. 管理DEB（dpkg-deb）
2. 安装包
3. 查询包管理数据库（dpkg-query）
4. 移除包

管理DEB(dpkg-deb) #

dpkg-deb --info postfix_2.1.5-1_i386.deb
dpkg-deb --field postfix_2.1.5-1_i386.deb Version
dpkg-deb --field postfix_2.1.5-1_i386.deb Recommends Suggests
dpkg-deb --contents postfix_2.1.5-1_i386.deb
dpkg-deb --control postfix_2.1.5-1_i386.deb
dpkg-deb --extract postfix_2.1.5-1_i386.deb .

安装DEB #

dpkg --install ./postfix_2.1.5-1_i386.deb
dpkg --unpack postfix_2.1.5-1_i386.deb

dpkg在安装时会把包的信息放在/var/lib/dpkg/info/目录之下。

dpkg --configure postfix

移除rc标识的包 #

dpkg-query的man文档中有各个状态字符的说明。

dpkg --list | grep ˆrc | awk ’ { print $2 } ’ | xargs dpkg -P

不过上面的命令可能会出错，因为dpkg的输出中包名的长度是固定值，因此有的包可能无法完整显示名称，这时再用dpkg -P命令删除时就会出错，解决办法是使用COLUMNS环境变量。

COLUMNS=1000 dpkg --list | grep ˆrc | awk ’ { print $2 } ’ | xargs dpkg -P

当然，使用dpkg-query也能很好地完成任务。

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2002年，FreeBSD实现的getpeername存在安全漏洞，代码的简化版本如下：

/* Declaration of library function memcpy */
void *memcpy(void *dest, void *src, size_t n);

/* Kernel memory region holding user-accessible data */
#define KSIZE 1024
char kbuf[KSIZE];

/* Copy at most maxlen bytes from kernel region to user buffer */
int copy_from_kernel(void *user_dest, int maxlen) {
        /* Byte count len is minimum of buffer size and maxlen */
        int len = KSIZE < maxlen ? KSIZE : maxlen;
        memcpy(user_dest, kbuf, len);
        return len;
}

如果maxlen使用了负数，那么len也会得到负数。然后len会作为参数n传给 memcpy。由于n被声明为size_t，是无符号的，memcpy接收到的就会是一个很大的正整数，程序就可能读到没有被授权的内核内存区域。

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C语言同时包含有符号数与无符号数，当执行一个运算时，如果参与运算的数，一个是有符号的，另一个是无符号的，那么C语言会隐式地将有符号的数转换成无符号的数，然后执行运算。

下面的代码要求数组所有元素的和：

/* WARNING: This is buggy code */
float sum_elements(float a[], unsigned length) {
    int i;
    float result = 0;

    for (i = 0; i <= length–1; i++)
        result += a[i];
    return result;
}

当参数length为0时，由于length声明为无符号数，0-1会得到UMax，<=总会是真，代码会试图越界访问数组的元素。解决办法一，将length声明为int。解决办法二，使用<号代替<=。

下面的代码要用库函数strlen比较两个字符的长度：

/* Prototype for library function strlen */
size_t strlen(const char *s);

/* Determine whether string s is longer than string t */
/* WARNING: This function is buggy */
int strlonger(char *s, char *t) {
    return strlen(s) - strlen(t) > 0;
}

当s比t短时，strlen(s)-strlen(t)的结果会是负的，但会变成一个很大的无符号数，始终会大于0。解决办法：

return strlen(s) > strlen(t);

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思想真的必须依靠语言吗？人们真的是在用英语、彻罗基语、奇温久语或者2050 年的新话来思考的吗？抑或我们的思想原本是以无声的形式栖息于大脑之中，即所谓的思维语言，或者说“心语”（mentalese），而只有在我们需要与他人交流时，才临时披上了一件语言的外衣？在语言本能的探讨中，这是一个至为关键的问题。

人们很容易高估语言的能力，以为语言决定 着我们的思维。实际上，语言不是思维的唯一方式。心智计算理论是认知科学的基础，无论是英语还是其他任何自然语言，都不能用作心智计算的介质。心语，才是思维的语言。

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语言之所以具有普遍的复杂性，是因为孩子们在不断地对其进行改造，一代又一代，皆是如此。而这并不是因为别人的教导，也不是因为他们个个都头脑聪明，更不是因为这会对他们有所帮助，而是因为他们情不自禁，别无选择。

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大西洋的奴隶贸易和南太平洋的卖身苦力。或许是受了巴别塔的警示，一些种植园主故意将不同语言背景的奴隶和劳力混编在一起。当然，也有些人喜欢某一特定种族的劳工，但因条件有限，只能接受不同种族的劳力。这些言语不通的人需要相互交流才能完成工作，但却没有机会去学习彼此的语言，因此，他们会发展出一种临时用语，即“皮钦语”（Pidgin）。皮钦语吸收了殖民者或种植园主所用语言中的大量词语，语序排列变化多端，缺乏一定的语法规则。有时，皮钦语可以成为一种通用语，并且经过几十年的发展，其形式也变得日益复杂，例如现在南太平洋地区所使用的“皮钦英语”（Pidgin English）。当年菲利普王子（Prince Philip）访问新几内亚时，发现自己被当地人称为“那个属于女王的小伙”（fella belong Mrs. Queen），这让他很是欣喜。

不过，语言学家德里克·比克顿（Derek Bickerton）证明说，在许多情况下，皮钦语也可以在很短的时间内转化为一种完整、复杂的语言，只要将一群正开始学习母语的孩子放到皮钦语的环境中就行。比克顿指出，这种情况往往发生在从小离开父母、并由使用皮钦语的人照顾的孩子中。这些孩子并不满足于简单地重复这种支离破碎、片断式的语言形式，他们往往会注入前所未有的复杂语法，从而创造出一种具有丰富表现力的崭新语言。这种语言被称为“克里奥尔语”（Creole），它是以皮钦语为母语的孩子发展出来的一种语言。

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