Sistema de arquivos

Nome, metadado e conteúdo são três coisas separadas

Um arquivo em Linux tem três componentes independentes: o nome (que vive no diretório pai), os metadados (no inode: permissões, dono, tamanho, timestamps, lista de blocos), e o conteúdo (nos blocos de dados apontados pelo inode). Copiar um arquivo cria um novo inode e novos blocos. Criar um hard link apenas adiciona uma entrada no diretório apontando para o mesmo inode.

Navegador de sistema de arquivos

Clique em diretórios para navegar e em arquivos para ver os detalhes do inode — número, permissões, blocos alocados e metadados.

Estrutura do inode no ext4

// Estrutura de um inode no ext4 (simplificada)

struct ext4_inode {
  __le16 i_mode;        // tipo de arquivo + permissões (rwxrwxrwx)
  __le16 i_uid;         // ID do dono
  __le32 i_size_lo;     // tamanho em bytes (parte baixa)
  __le32 i_atime;       // último acesso (timestamp)
  __le32 i_ctime;       // última mudança de metadados
  __le32 i_mtime;       // última modificação de conteúdo
  __le16 i_links_count; // número de hard links
  __le32 i_blocks_lo;   // blocos alocados em 512-byte units
  __u8   i_block[60];   // ponteiros para blocos de dados
                        // ext4 usa extents (contíguos), não blocos individuais
};

// O que o inode NÃO contém: o nome do arquivo!
// O nome fica no diretório pai, que mapeia nome → número de inode.

// stat("arquivo.txt") retorna info do inode:
//   File: arquivo.txt
//   Size: 2048       Blocks: 8         IO Block: 4096
//   Inode: 1234567   Links: 1
//   Access: 2024-06-13 10:30:00
//   Modify: 2024-06-12 08:15:00

Hard links, symlinks e journaling

// Hard links vs. Symbolic links

// Hard link: segunda entrada de diretório apontando para o MESMO inode
ln arquivo.txt hardlink.txt
// Agora dois nomes → mesmo inode (links_count = 2)
// Deletar arquivo.txt: links_count → 1, dados preservados
// Deletar hardlink.txt: links_count → 0, blocos liberados
// Limitação: não funciona entre sistemas de arquivos diferentes

// Symbolic link: arquivo especial que contém um caminho
ln -s /home/alice/docs/readme.md symlink.md
// symlink.md tem SEU PRÓPRIO inode com tipo "symlink"
// Conteúdo do inode é o string "/home/alice/docs/readme.md"
// Se o alvo for deletado: symlink fica "quebrado" (dangling)
// Pode apontar para outro filesystem, para diretórios, caminhos relativos

// Journaling (ext3/ext4, APFS, NTFS):
// Antes de modificar metadados, escreve intenção no journal
// Se houver queda de energia durante escrita: replay o journal no boot
// Sem journal (ext2): fsck após crash — pode levar horas

Explorando o sistema de arquivos

Mini projeto: escreva um script Python (ou C) que percorre recursivamente um diretório e gera um "mapa de disco" — lista arquivos ordenados por tamanho, calcula o espaço total usado por extensão de arquivo, e encontra duplicatas por conteúdo (hash MD5 do conteúdo). A versão de produção desse script é o que o ncdu faz.

Projeto principal: implemente um sistema de arquivos simples em memória em Python: classe FileSystem com mkdir(), touch(), write(), read(), ln() (hard link), ls() e rm(). Use um dicionário de inodes (int → dict) e um dicionário de diretórios (path → {name: inode_num}). Mantenha o links_count correto.

Desafio extra: use FUSE (Filesystem in Userspace) para implementar um filesystem personalizado em Python com fusepy. Exemplo: um filesystem que apresenta os arquivos de um arquivo ZIP como se fossem diretórios e arquivos reais — mount.zip arquivo.zip /mnt/zip. O kernel roteia chamadas open()/read() para o seu código Python via FUSE.

Teste sua intuição

Onde você encontra isso