inode
在描述FileDescriptor之前先来看一下inode。inode在我们后面的描述中会出现，所以首先需要弄清楚它是什么。
inode是index node的简写。它是Unix风格文件系统中的一种数据结构，用来描述比如说文件或目录这样的文件系统对象。每个inode存储对象数据的属性和磁盘块位置。文件系统对象属性可以包括元数据(上次更改的时间、访问、修改)以及所有者和权限数据。
inode中存储的是文件的信息，例如文件所有权、访问模式(读、写、执行权限)和文件类型等。文件的真实数据不存储在inode中，而是存储在称为"数据块"的地方；同时文件的名称也不存储在inode中。在许多类型的文件系统实现中，在创建文件系统时都会固定inode的最大数量，从而限制了文件系统可以容纳的最大文件数。对于文件系统中的inode，典型的分配启发式是总大小的1%。
每个文件都与inode相关联，inode由整数标识，通常称为i-number或inode号。
在设备的已知区域有一张inode表，inode编号就是这个表的索引。根据inode编号，内核的文件系统驱动程序可以访问inode内容，包括文件的位置，从而允许访问文件。
使用ls -i命令可以找到文件的inode号。ls-i命令在报表的第一列中打印 i-node编号。
rockydeMacBook-Pro:~ rocky$ ls -i
14373725 Applications 624053 Movies 14740502 account.txt
624013 Desktop 624055 Music 3800781 default-soapui-workspace.xml
623997 Documents 624057 Pictures 4320031342 node_modules
623999 Downloads 624059 Public 3800780 soapui-settings.xml
624001 Library 670752 Work
如果知道了文件的inode编号，那么可以使用下面的命令来查找文件：
rockydeMacBook-Pro:Work rocky$ ls -i
13583397 config_datasource.properties 13964509 npm-debug.log 13175726 workspace
2913703 document 674806 project
13822742 idea 670756 software
rockydeMacBook-Pro:Work rocky$ find . -inum 13583397 -print
./config_datasource.properties
rockydeMacBook-Pro:Work rocky$
还可以根据文件的inode编号来删除文件：
rockydeMacBook-Pro:Work rocky$ touch 1.txt
rockydeMacBook-Pro:Work rocky$ ls
1.txt document npm-debug.log software
config_datasource.properties idea project workspace
rockydeMacBook-Pro:Work rocky$ ls -li
total 32
4321587203 -rw-r--r-- 1 rocky staff 0 Apr 29 20:41 1.txt
13583397 -rwxrwxrwx@ 1 rocky staff 138 Dec 10 2016 config_datasource.properties
2913703 drwxr-xr-x 8 rocky staff 256 Nov 21 2016 document
13822742 drwxr-xr-x 4 rocky staff 128 Mar 21 2017 idea
13964509 -rw-r--r-- 1 rocky staff 8720 Dec 5 2016 npm-debug.log
674806 drwxr-xr-x 20 rocky staff 640 Apr 28 20:45 project
670756 drwxr-xr-x 23 rocky staff 736 Apr 24 23:55 software
13175726 drwxr-xr-x 5 rocky staff 160 Sep 1 2018 workspace
rockydeMacBook-Pro:Work rocky$ find . -inum 4321587203 -delete
rockydeMacBook-Pro:Work rocky$ ls -li
total 32
13583397 -rwxrwxrwx@ 1 rocky staff 138 Dec 10 2016 config_datasource.properties
2913703 drwxr-xr-x 8 rocky staff 256 Nov 21 2016 document
13822742 drwxr-xr-x 4 rocky staff 128 Mar 21 2017 idea
13964509 -rw-r--r-- 1 rocky staff 8720 Dec 5 2016 npm-debug.log
674806 drwxr-xr-x 20 rocky staff 640 Apr 28 20:45 project
670756 drwxr-xr-x 23 rocky staff 736 Apr 24 23:55 software
13175726 drwxr-xr-x 5 rocky staff 160 Sep 1 2018 workspace
rockydeMacBook-Pro:Work rocky$
一些Unix风格的文件系统(如ReiserFS)省略了inode表，但必须存储等效的数据以提供等效的功能。该数据可以称为stat数据，参考向程序提供数据的stat系统调用。
文件名和目录含义：
- inode不包含其hardlink名称，只包含其他文件元数据。
- Unix目录是关联结构的列表，每个结构包含一个文件名和一个inode编号。
- 文件系统驱动程序必须搜索目录，查找特定的文件名，然后将文件名转换为相应的inode编号。
hardlink
要了解hardlink是什么，重要的是要了解文件的标识是它的inode号，而不是它的名称。hardlink是一个指向inode的名称。这意味着如果file1有一个名为file2的hardlink，那么这两个文件都引用相同的inode。因此，当您为一个文件创建一个hardlink时，您真正要做的就是为一个inode添加一个新的名称。为此，请使用不带选项的ln命令。
# ls -l /home/bobbin/sync.sh
-rw-r----- 1 root root 5 Apr 7 06:09 /home/bobbin/sync.sh
# ln /home/bobbin/sync.sh synchro
现在让我们比较两个文件：
# ls -il /home/bobbin/sync.sh synchro
517333 -rw-r----- 2 root root 5 Apr 7 06:09 /home/bobbin/sync.sh
517333 -rw-r----- 2 root root 5 Apr 7 06:09 synchro
关于hard links的有趣之处在于原始文件和link之间没有差异：它们只是连接到同一inode的两个名称。
inode包含的属性
- File types ( executable, block special etc )
- Permissions ( read, write etc )
- UID ( Owner )
- GID ( Group )
- FileSize
- Time stamps including last access, last modification and last inode number change.
- File deletion time
- Number of links ( soft/hard )
- Location of file on harddisk
- Some other metadata about file.
inode随复制、移动和删除而更改
当复制、移动或删除文件系统上的文件时，inode编号会怎样。
复制文件：CP分配一个空闲的inode编号，并在inode表中放置一个新条目。
### Check inode of existing file
$ ls -il myfile.txt
1150561 -rw-r--r-- 1 root root 0 Mar 10 01:06 myfile.txt
### Copy file with new name
$ cp myfile.txt myfile_new.txt
### Check inode number of new file. Its changed
$ ls -il myfile_new.txt
1150562 -rw-r--r-- 1 root root 0 Mar 10 01:09 myfile_new.txt
移动或重命名文件：如果目标与源文件系统相同，对inode编号没有影响，它只更改inode表中的时间戳。
### Check inode of existing file
$ ls -il myfile.txt
1150561 -rw-r--r-- 1 root root 0 Mar 10 01:06 myfile.txt
### Moved file to another directory
$ mv myfile.txt /opt/
### Check inode number of moved file. No change in inode
$ ls -il /opt/myfile.txt
1150561 -rw-r--r-- 1 root root 0 Mar 10 01:06 /opt/myfile.txt
删除一个文件：在Linux中删除一个文件，减少链接计数，释放的inode编号会被重用。
总结：文件通过文件名进行访问，但事实上，对于文件本身并不与文件名称直接相关联。相反，文件通过inode来访问，inode使用唯一的数值进行标志。该值称为inode编号（inode number），通常简写为i-number或者ino。一个inode存储文件关联的元数据，如它的修改时间戳、所有者、类型、长度以及文件的数据的地址—唯独没有文件名。inode既是Unix文件系统在磁盘上实际物理对象，也是Linux内核中的数据结构的概念实体。
file descriptor
可先阅读： 网络编程 - 文件系统，内核数据结构和打开文件
在Unix和相关的计算机操作系统中，文件描述符(FD)是用于访问文件或其他输入/输出资源(如管道或者网络套接字)的抽象指示符(句柄)。文件描述符构成POSIX应用程序编程接口的一部分。文件描述符是一个非负整数，通常在C编程语言中表示为int类型(保留负值以表示“无值”或错误条件)。
在Unix的传统实现中，文件描述符被索引进由内核维护的进程内文件描述符表（每进程拥有），然后索引为所有进程共享的表示已打开文件的表，称为文件表。此表记录打开文件(或其他资源)的模式：用于读取、写入、附加以及可能的其他模式。它还索引到第三个表，称为inode表，该表描述实际的底层文件。为了执行输入或输出，进程通过系统调用将文件描述符传递给内核，内核将代表进程访问文件。进程无法直接访问文件或inode表。
在Linux上，进程中打开的一组文件描述符可以在路径/proc/pid/fd/下访问，其中PID是进程标识符。
在类似Unix的系统中，文件描述符可以引用在文件系统中命名的任何Unix文件类型。除了常规文件之外，它还包括目录、Blockand字符设备(也称为“特殊文件”)、Unix域套接字和命名管道。文件描述符还可以引用文件系统中通常不存在的其他对象，例如匿名管道和网络套接字。
示例-1：
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
char c;
int fd = open("d:\\1.txt", O_RDONLY, 0);
read(fd, &c, 1);
printf("c = %c\n", c);
exit(0);
}
输出：
c = 1
上面程序中fd就是打开文件的文件描述符，read方法执行系统调用将文件描述符作为参数传入进去。由内核执行后续的操作。
示例-2
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
int num;
FILE *fptr;
fptr = fopen("d:\\1.txt", "w");
if(fptr == NULL) {
printf("Error!");
exit(1);
}
fprintf(fptr, "%d", 1213);
fclose(fptr);
return 0;
}
示例-2中我们可以看到没有看到文件描述符相关的信息，而是通过FILE类型的指针来进行操作。文件描述符是一个低级别的"句柄"，用于标识内核级、Linux和其他类Unix系统中打开的文件(或套接字或其他什么)。C语言对文件描述符进行了包装，提出了文件指针的概念。
文件指针是C标准库级结构，用于表示文件。FILE包装了文件描述符，并添加缓冲和其他功能，以使I/O更容易。
标准文件描述符
在类似Unix的操作系统上，默认情况下，前三个文件描述符是STDIN(标准输入)、STDOUT(标准输出)和STDERR(标准错误)。
| 名称 | 数字 | 描述 | 缩写 |
|---|---|---|---|
| Standard input | 0 | 标准输入流文件描述符。在终端中，默认为来自用户的键盘输入 | stdin |
| Standard output | 1 | 标准输出流描述符。在终端中，默认为用户的屏幕 | stdout |
| Standard error | 2 | 标准错误流描述符。在终端中，默认为用户的屏幕 | stderr |
FileDescriptor类
上面示例-2中我们可以看到C语言提出了FILE这样的数据结构来包装文件描述符，使得我们能在一个较高的层次上进行文件的操作，而不用直接操作与内核有关的文件描述符。同样Java也进行了包装，提出了FileDescriptor类。
实例-1
@Test
public void test_1() throws IOException {
FileOutputStream fileOutputStream1 = new FileOutputStream(FileDescriptor.out);
fileOutputStream1.write(65);
}
运行上面的方法，可以看到屏幕中输出A。
public static final FileDescriptor out = standardStream(1);
FileDescriptor类中定义了上面我们说到的三个标准文件描述符，这里我们使用的就是标准输出文件描述符。持有这个文件描述符那么我们就持有了操作终端屏幕的能力。上面的代码中我们没有使用常用的System.out.println方法来执行向终端屏幕输出字符的功能，而是直接使用标准输出文件描述符来操作，实现相同的效果。
实例-2
@Test
public void test_2() throws IOException {
File file = new File("D:/1.txt");
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(file);
FileDescriptor fileDescriptor = fileOutputStream.getFD();
FileOutputStream fileOutputStream1 = new FileOutputStream(fileDescriptor);
fileOutputStream1.write(65);
}
程序中打开的文件与文件描述符关联。上面的代码中创建了两个FileOutputStream对象，但是它们使用的是一个文件描述符，所以使用第二个FileOutputStream可以实现对1.txt文件的写操作。
