文件系统

1、文件系统

文件系统实际上就是文件在物理存储设备上的组织结构

2、文件系统组织结构（存储设备）

在物理设备上（如：磁盘），不同的分区，文件系统类型可能不一致，每个分区都是一个文件系统，在物理存储设备上，文件的组织结构：超级块、索引节点、目录块、数据块。

超级块（super block）：存放文件系统类型、存储设备索引节点总量、使用量、剩余量等等相关系统信息

索引节点表（inode）：每个文件在存储设备上的存放不仅仅是文件内容，还要有文件的属性（时间参数、权限、所有者等等），索引节点可以看成是对一个文件的抽象，其中包含实际文件数据在存储设备存放位置的索引，每个文件的索引节点对应一个数组成员，数组下标就是索引节点号（唯一）。总之就是文件的属性描述和存储位置索引。

目录块：目录块中存放的是文件名称和索引节点号的一一对应关系，用来快速建立文件系统内文件结构

数据块：索引节点中存放的只是文件的属性和存放位置索引，具体文件数据是存放在数据块中的。

3、文件系统组织结构（Linux内核）

上述结构是文件系统的静态结构，但是当系统运行的时候，我们是需要在操作系统中看见这些文件的结构（树形结构）和基本信息（例如ls -a查看的文件属性）的，那么文件系统就需要在操作系统中以一定的格式来去展现，Linux内核通过在内存中维护重要的几种结构体来实现：超级块对象、目录对象、索引节点对象、file文件操作对象。

超级块对象：主要揭示文件系统的类型和索引节点的读写等操作

索引节点对象：由于内存有限，并且什么时候读取、读取哪个文件这些都是偶然不确定的，我们只需要在内存中以索引节点对象的形式表示一个文件即可

目录块对象：本来描述文件有了索引节点就足够了，但是索引节点不利于对文件的检索，有了目录项对象之后，就能快速建立文件结构，方便对文件的查找和查看

file文件操作对象：当开始对文件进行操作（open、read、write等）的时候，需要对文件的操作进度等等进行记录，实际就是描述一个正在操作的文件。

4、Linux内核中虚拟文件系统（VFS）

Linux内核中为了向上提供文件的统一操作接口，向下管理支持不同的文件系统类型，引入了VFS（虚拟文件系统）。也就是说对于上层用户来说，不论设备还是文件（Linux下一切设备皆是文件），操作接口都是统一的（open、read、write），对于底层来说，文件最终存放的存储设备可能不同，这样针对文件实际操作就会不一样，但是这些对于用户是不需要考虑的。

当用户使用到对文件的操作（open、read、write）时，VFS会层层调用（不论是那种文件系统，这个过程都是一样的），最终完成对file文件操作对象相关信息的具体填充，例如不同的文件系统读写相关的文件操作不同，那么在VFS的操作下，实现file的不同操作方法填充。