linux文件系统详解

Posted 2020-11-21

主要结构：

• 磁盘组成与分区
• 文件系统特性
• linux的EXT2文件系统
• 与目录树的关系
• EXT2/ext3文件的存取与日志式文件系统功能
• linux文件系统的运行
• 挂载点的意义
• 其他linux支持的文件系统与vfs
• xfs文件系统简介

1.整颗磁盘的组成

• 圆形的盘片（竹雅颂记录数据的部分）
• 机械手臂，与机械手臂上的磁头（可读写盘片上的数据）
• 主轴马达，可以转动盘片，让机械手臂的磁头在盘片上读写数据
  2.盘片上物理组成
• 扇区为最小的物理存储单位，且依据磁盘设计的不同，目前主要有512Bytes与4K两种格式。
• 将扇区组成一个圆，那就是柱面。
• 磁盘分区表主要有两种格式，一种是限制较多的MBR分区表，一种是较新且限制较少的GPT分区表。
• MBR分区表中，第一个扇区最重要，里面有：（1）主要开机区（master boot record，MBR）及分区表（partition table），其中MBR占有446Bytes，而partition table 则占有64Bytes。
• GPT分区表除了分区数量扩充较多之外，支持的磁盘容量也可以超过2TB。
  3.实体磁盘及虚拟磁盘
  
  4.三个数据的意义
• superblock：记录此filesystem的整体信息，包inode/block的总量，使用量，剩余量，以及文件系统的格式与相关信息等。
• inode：记录文件的属性，一个文件占用一个inode，同时记录此文件的数据所在的block号码。
• block：实际记录文件的内容，若文件太大时，会占用多个block。
  
  
  
  5.区块群组（block group）的六个主要内容
  1）data block（数据区块）
  
  ext2文件系统的block还有什么限制？
• 原则上，block的大小与数量在格式化就不能够在改变了（除非重新格式化）。
• 每个block内最多只能够放置一个文件的数据。
• 如果文件大于block的大小，则一个文件会占用多个block数量。
• 若文件小于block，则该block的剩余容量就不能在被使用了（磁盘空间会浪费）。
  2）inode table （inode表格）
  inode记录的文件数据：
• 该文件的存取模式
• 该文件的拥有者于群组
• 该文件的容量
• 该文件创建或状态改变的时间（ctime）
• 最近一次的读取时间（atime）
• 最近修改的时间（mtime）
• 定义文件特性的旗标
• 该文件真正内容的指向
  inode特色
• 每个inode大小均固定为128Bytes（新的ext4与xfs可设置到256Bytes）。
• 每个文件仅会占用一个inode而已。
• 因此文件系统能够创建的文件数量与inode的数量有关。
• 系统读取文件时需要先找到inode，并分析所记录的权限与使用者是否符合，若符合才能开始实际读取block的内容。
  
  3）Superblock （超级区块）
  记录的信息
• block与inode的总量
• 未使用与使用的inode/block数量
• block与inode的大小（block为1，2，4K，inode为128Bytes或256Bytes）。
• filesystem的挂载时间，最近一次写入数据的时间，最近一次检验磁盘的使劲按等文件系统相关信息。
• 一个valid bit数值，若此文件系统已被挂载，则valid bit为0，若未被挂载，则valid bit为1。
  4）Filesystem Description （文件系统描述说明）
• 这区段可以描述每个block group的开始与结束的block号码，以及说明每个区段分别介于哪一个block号码之间。
  5）block bitmap （区块对照表）
• 是记录使用与未使用block区块的。
  6）inode bitmap （inode 对照表）
• inode bitmap是记录使用与未使用的inode号码。
  6.与目录树的关系
  
  7.文件系统的行为
  
  
  8.日志文件系统
  
  9.linux文件系统的运行
  
  10.挂载点的意义（mount point）
• 每个filesystem都有独立的inode/block/
• superblock等信息，这个文件系统要能够链接到目录树才能被我们使用。将文件系统与目录树结合的动作我们称为“挂载”。
  
  11.其他linux支持的文件系统与VFS
  
  12.XFS文件系统简介
  
  xfs文件系统在数据分布上，主要规划为三个部分:
• 数据区
• 文件系统活动登录区
• 实时运行去