浅谈Linux文件系统

Linux系统中所有数据都是以文件形式来呈现，即一切皆文件，文件目录采用树形结构，以根目录/为主，向下呈现分支状展开， 
但这只是逻辑上的一种显示和查找方式，文件数据实际是存储在磁盘分区里的，
通过挂载，将目录树架构与磁盘分区内的数据进行结合，进入该目录就可以读取该分区数据，该目录即挂载点，
根目录一定要挂载到某个分区，在系统安装时设定，其他目录可依需求挂载到不同分区，若不挂载则都将在根目录分区中，
树形结构在实际文件系统内部是并行存储机制，在根目录分区用不同的目录名指向对应所在的分区；

 

文件管理系统，简称文件系统（file system），是操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构，
用于明确存储设备（一般是磁盘）或分区上的文件的方法和数据结构，即在存储设备上组织文件的方法，
包括指定命名规则，命名长度，文件大小，存储位置等；

文件系统由三部分组成：文件系统的接口，对对象操纵和管理的软件集合，对象及属性，
从系统角度看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索；

文件系统也指用于存储文件的磁盘或分区，同一硬盘不同分区可以是不同文件系统，
格式化也即是建立文件系统，所以可以理解为该分区就是该文件系统，是一体的；
种类如FAT，NTFS，Ext，XFS等

 

几个概念：

硬盘：用于存储数据的物理硬件设备，含 种类，组成结构，性能指标等，需先分区，然后格式化
分区：将硬盘的整体存储空间划分成多个独立的区域，方便管理和使用，提高存取性能
格式化：根据所用文件系统对分区进行初始化的一种操作，使其具有存储能力，其实是创建文件系统

文件系统：操作系统中负责管理和存储文件信息的软件，包括命名规则，命名长度，文件大小，存储位置等，
　　从系统角度看是对存储空间进行组织和分配，
　　同一硬盘不同分区可以是不同文件系统，
　　格式化也即是建立文件系统，所以可以理解为该分区就是该文件系统，是一体的

VFS：虚拟文件系统，内核功能，为各类文件系统提供了一个统一的操作界面和应用编程接口

目录树：一切皆文件，所有文件都是由根目录/开始，向下呈现分支状，
　　是一种逻辑显示结构，实际是并行存储，指针指向

挂载：将硬件设备，如硬盘或分区与一个已经存在的目录文件进行关联
　　挂载点即对应目录，为进入文件系统的入口
　　根目录/是唯一必须挂载的目录，且在安装linux时已挂载，其他目录可挂可不挂
　　如果根目录下的挂载点(目录)没有单独的分区，它们都将在根目录的分区中
　　/dev/sda*只是用来管理分区，即属性信息，并不存储实际文件数据

 

交换分区SWAP：磁盘中单独划分出来的分区，不存储数据，用来模拟内存，

　　当内存不够用时，将内存中不常用的数据放到硬盘交换分区中，而将内存空间释放给真正需要的程序使用，

　　若内存足够大，则不需要交换分区，但服务器最好还是预留一些出来以防万一，做到备而不用，

　　当用到交换分区时，主机磁盘灯会开始闪个不停，

　　不会使用到目录树的挂载，不需要指定挂载点；

 

目录树读取流程如下：

由根目录/开始，系统首先根据挂载点找到根目录inode，若有rx，找到根目录block，

根据相应目录名找到目录inode，若有rx，找到该目录block，

根据文件名找到文件inode，若有r，找到文件block，读取文件内容；

 

新增文件流程如下：

系统首先确定用户有wx，然后根据inode对照表找到未使用的inode，并写入新文件权限和属性，

根据区块对照表中找到未使用的区块号码，写入实际数据，并更新inode指向，

将inode和区块数据同步更新到对照表，并更新超级区块内容；