一切皆文件（文件系统）

Posted 2021-12-10 一口Linux

摘要

1. 文件系统的基本组成
2. 虚拟文件系统

文件系统的基本组成

文件系统的作用是？

文件系统就是将用户的文件保存到磁盘中。

文件系统的基本数据单位是？

文件，在Linux中一切皆文件，普通的文件和目录、块设备、管道和Socket都是交给文件系统管理。

文件的数据结构是？

• 索引节点（inode）：记录文件的原信息，比如inode编号、文件大小、访问权限、创建时间、修改时间以及数据在磁盘中的位置等等。索引节点与文件一一对应，是文件的唯一标识，会被存储在磁盘中，为了加速访问，也会加载到内存中。
• 目录项（dentry）：记录文件的名字、索引节点的指针以及和其他目录项的层级关系。目录项是由内核维护的一个数据结构，只存放于内存中。

目录项和目录的区别是？

• 目录是个文件，持久化存储在磁盘
• 目录项是内核的一个数据结构，读过的目录用目录项缓存在内存中，下次读取到相同目录时可以直接从内存中获取

磁盘读写的单位是？

扇区，每个扇区的大小为512B。

逻辑块的作用？

文件系统将多个扇区组成一个逻辑块（读写的最小单位），Linux中每个逻辑块的大小为4KB，也就是一次性读写8个扇区，提高磁盘的读写效率。

磁盘的存储区域划分？

• 超级块：存储文件系统的详细信息，比如块个数、块大小、空闲块等
• 索引节点区：存储索引节点
• 数据块区：用来存储文件或目录数据

为了加速文件的访问，超级块和索引节点区会被加载到内存，但只有在使用的时候才会将其加载到内存中：

• 超级块：当文件系统挂载时进入内存
• 索引节点区：当文件访问时进入内存

虚拟文件系统

为什么需要虚拟文件系统？

文件系统种类繁多，但操作系统希望对用户提供一个统一的接口，因此在用户层和文件系统层之间引入虚拟文件系统这个中间层。

文件系统的分类？

• 磁盘的文件系统：直接把数据存储在磁盘中，比如Ext 2/3/4，XFS等
• 内存的文件系统：这类文件系统的数据占用内存空间，比如/proc和/sys文件系统都属于这一类，读写这类文件，实际上是读写内核中的相关数据
• 网络的文件系统：用来访问其他计算机数据的文件系统，比如NFS、SMB等

文件系统必须挂载到某个目录才可以正常使用，Linux系统在启动时，会把文件系统挂载到根目录下。