linux 文件系统

Posted 2020-09-07 6点32分

1.文件系统：操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。

从系统角度来看，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的系统。

具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，当用户不再使用时撤销文件等。

2.文件系统的类型

　　2.1 查看系统支持的文件系统

　　　　

[root@test6 ~]# ls /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs
autofs4     cramfs    ext3      fscache  hfsplus  lockd       nfsd      vfat
cachefiles  dlm       ext4      fuse     jbd      msdos       nls
cifs        ecryptfs  fat       gfs2     jbd2     nfs         squashfs
configfs    exportfs  freevxfs  hfs      jffs2    nfs_common  udf

　　2.2 系统目前已加载到内存中支持的文件系统

[root@test6 ~]# more /proc/filesystems 
nodev   sysfs
nodev   rootfs
nodev   bdev
nodev   proc
nodev   cpuset
nodev   binfmt_misc
nodev   debugfs
nodev   securityfs
nodev   sockfs
nodev   usbfs
nodev   pipefs
nodev   anon_inodefs
nodev   futexfs
nodev   tmpfs
nodev   inotifyfs
nodev   eventpollfs
nodev   devpts
        ext2
nodev   ramfs
nodev   hugetlbfs
        iso9660
nodev   mqueue
nodev   selinuxfs
        ext3
nodev   rpc_pipefs
nodev   autofs

3.文件系统的简单操作

　　　　

 

  　　3.1.1df

　　　　

 　　3.1.2 实例：

　　　　-h  选项以KB以上的单位来显示，可读性高

[root@test6 ~]# df -h
文件系统              容量  已用 可用 已用% 挂载点
/dev/sda5             9.7G  1.1G  8.1G  12% /
/dev/sda1              99M   12M   83M  13% /boot
tmpfs                 252M     0  252M   0% /dev/shm
/dev/hdc              3.9G  3.9G     0 100% /mnt/cdrom
/dev/sda6              99M  5.6M   89M   6% /mnt/sda7

　　　　-a 查看全部文件系统

[root@test6 ~]# df -a
文件系统               1K-块        已用     可用 已用% 挂载点
/dev/sda5             10153988   1150388   8479484  12% /
proc                         0         0         0   -  /proc
sysfs                        0         0         0   -  /sys
devpts                       0         0         0   -  /dev/pts
/dev/sda1               101086     11534     84333  13% /boot
tmpfs                   257652         0    257652   0% /dev/shm
none                         0         0         0   -  /proc/sys/fs/binfmt_misc
sunrpc                       0         0         0   -  /var/lib/nfs/rpc_pipefs
/dev/hdc               4087030   4087030         0 100% /mnt/cdrom
/dev/sda6               101086      5664     90203   6% /mnt/sda7

　　3.2.1 du

　　　　

　　3.2.2 实例

　　　　-s  查看指定目录所占空间

[root@test6 ~]# du -s /var/
31672   /var/

4.系统存储详解：

1.这里以 EXT2 文件系统为例

在Linux下，一个磁盘的最前面是MBR（MBR(main boot record) 主引导记录），大小为512Byte

在每一个分区下，第一部分是boot sector,接下来是super block,再接下来是inode，最后是block。

对于每一个block而言，一般大小是4K，如果一个block已经存放了一个大小为1K的文件，那么剩余的空间是无法再被使用的。

2.MBR包括三部分内容：

分区表：指出有几个分区，每个分区的起始扇区号、大小和操作系统类型及其他特性

自举装入程序：PC机启动时由bios装入内存执行。如果装了多个操作系统，将根据选择去读出对

应分区的boot sector程序装入内存，执行该操作系统的自举程序。

校验信息：检验是否正确

3.boot sector （引导扇区）应当包含如下信息：

本分区操作系统类型

数据区大小

根目录区允许最大目录项（在根目录区最多创建多少个文件）

如果该分区安装了操作系统并被设置为活动分区，那还会包含一段“引导程序”；如果没有安装系

统，则该分区引导扇区为空或其中的数据是无效的。（windows默认活动分区为C）

4.MBR和boot sector的区别：

两者关系是自上而下的的关系。

1.启动顺序由先后。pc机启动时，先自行MBR，在根据选择自行某个分区下的boot sector（选择执行的boot sector所在分区就是活动分区。用户选择一个操作系统，实际上也就是选择一个分区作为活动分区）

2.boot sector可以为空（没装系统），但MBR必须包含内容。

3.MBR必须被读取并执行；引导扇区根据选择执行。

4.MBR实际上包含的内容也比boot sector广泛，MBR相当于包含了硬盘整体层面上的引导扇区（自检装入程序）、根目录区（分区表）。

5.superblock （超级块）：里面的数据其实就是文件卷的控制信息部分，也可以说它是卷资源表，有关文件卷的大部分信息都保存在这里。例如：硬盘分区中的每个block的大小、硬盘分区上一共有多少个blockgroup、以及每个block group中有多少个inode

一般一个文件的属性和占有的block号都是存放在inode中的，而block存放的是文件的实际内容。

每一个block和inode都是有编号的

在inode中记录一个文件消耗的空间是128Byte。

在superblock中记录的是inode和block的信息，比如有多少个block，已经用了多少个block，还有多少个block。

如果一个分区比较大，block会很多，这个时候可以将block分组，即block group

每一个block group中第一个部分存放的是superblock，作用是记录一共有多少个block，还剩多少个block。这个只是记录使用的情况，而具体被使用的编号需要在block对照表中查询了。

第二个部分存放的是系统文件的描述，包括每一个block group是从那一个block开始的，到那一个block结束的。

第三个部分是block对照表，作用是记录哪些block已经被使用了，哪些block没有被使用，第四个部分是inode的对照表，作用是记录哪些inode已经被使用了，哪些inode内有被使用，对照表也称作为位图。

第五个部分是indoe表：*文件的字节数

*文件拥有者的UserID*文件的GroupID

*文件的读、写、执行权限

*文件的时间戳，共有三个：ctime指inode上一次变动的时间，mtime指文件内容上一次变动的时间，atime指文件上一次打开的时间。

*链接数，即有多少文件名指向这个inode*文件数据block的位置可以用stat命令，查看某个文件的inode信息：statexample.txt

总之，除了文件名以外的所有文件信息，都存在inode之中。纵观整个inode的C语言描述，没有发现关于文件名的东西，也就是说文件名不由inode保存，实际上系统是不关心文件名的，对于系统中任何的操作，大部分情况下你都是通过文件名来做的，但系统最终都要通过找到文件对应的inode来操作文件，由inode结构中 *i_op指向的接口来操作。

文件系统如何存取文件的：

1)、根据文件名，通过Directory里的对应关系，找到文件对应的Inodenumber

2)、再根据Inodenumber读取到文件的Inodetable

3)、再根据Inodetable中的Pointer读取到相应的Blocks

这里有一个重要的内容，就是Directory，他不是我们通常说的目录，而是一个列表，记录了一个文件/目录名称对应的Inodenumber。

第六个部分是block

在inode中记录一个文件消耗的空间是128Byte。inode每指向一个block，就要消耗空间4Byte，由此可得一个inode指向的文件最大为128Byte/4Byte*4K=128K。实际上一般系统将一个inode划分成12个直接区，1个间接去，1个2间接区，1个3间接区。

对于直接区，每一个直接区直接指向一个block

对于间接区，该间接区指向一个block，然后这个被指向的block再指向别的block，实际上间接区通过这个方法可以间接的指向4K/4Byte=1024个block。

同理2间接区先指向一个block，然后这个被指向的block再指向别的block，第二次被指向的block最终再指向实际用来存储的block，这样间接区通过这个方法可以间接的指向1024*1024=1048576个block。

3间接区同理可以推算，但是要注意的是在实际文件系统中，大于2K的block会收到文件系统本身的限制。