linux学习笔记：磁盘与文件系统管

文件系统特性

磁盘分区之后需要格式化才能被操作系统使用，那为什么需要“格式化”呢？这是因为每种操作系统所设置的文件属性/权限并不相同。

linux的整个文件系统是Ext2，在默认的情况下，Windows操作系统是不会认识Linux的Ext2的。

通常，我们可以称呼一个可被挂载的数据为一个文件系统而不是一个分区。（ LVM可以将一个分区格式化为多个文件系统，软磁盘阵列（RAID）可以将多个分区合成一个文件系统）

文件数据除了文件的实际内容外，通常包含很多的属性，例如文件权限与文件所有者群组等。文件系统通常会将这两部分的数据分别存放在不同的块，权限与属性放置到inode中，至于实际的数据则放置到data block中。另外，还有一个超级块（super block）会记录整个文件系统的整体信息，包括inode与block的总量，使用量，剩余量等。

super block：记录此文件系统的整体信息，包括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

例如，某一个文件的属性和权限放到inode4号。。。

这种数据访问的方法我们叫做 索引式文件系统。有一种FAT格式的文件系统可以进行比较一下，这个文件系统没有inode，每个block号码都记录在前一个block中，如图。

Linux的Ext2文件系统

Ext2文件系统在格式化的时候基本上是区分为多个块组的，每个块组都有独立的inode/block/superblock系统。

对于每一个块组，主要的内容说明如下：

1、data block（数据块）：是用来放置文件内容的地方，所支持的大小有1KB,2KB,4KB三种。原则上，block的大小和数量在格式化完就不能够再改变了（除非重新格式化），每个block只能放置一个文件的数据，如果文件小于block，则该block剩余的空间就不再使用了。

2、inodetable（inode表格）：每个inode的大小为128bytes，每个文件仅会占用一个inode，系统读取文件时要先找到inode，并分析inode权限与用户是否符合，若符合才能开始实际读取block内容。一个inode号码要花掉4byte

将inode记录block号码的区域定义为12个直接、一个间接、一个双间接、一个三间接。 至于所谓的间接就是再拿一个block来当作记录block号码的记录区。举个例子：以最小的1kb来说明

12个直接指向：12*1K=12K

间接：256*1K=256K

双间接：256*256*1K

三间接：256*256*256*1K

总共加起来=16G

3、superblock（超级块）：主要是记录整个文件系统相关的信息，例如block和inode的总量，block和inode的大小等等

4、block bitmap（块对照表）：通过这个可以知道哪些block是空的，删除的时候也要把占用的block释放出来

5、inode bitmap（inode对照表）：类似的功能

与目录树的关系

当新建一个目录时，ext2会分配一个inode与至少一块block给该目录，其中，inode记录该目录的相关权限与属性，并可记录分配到的那块block号码；而block则是记录在这个目录下的文件名与该文件名占用的inode号码数据

当新建一个文件时，ext2会分配一个inode与相对于该文件大小的block数量给该文件。

目录树的读取：

例如，想要读取/etc/passwd这个文件时，系统是如何读取的呢？

1、/的inode：通过挂载点的信息找到/dev/hdc2的inode号码为2的根目录inode，且inode具有的权限让我们可以读取该block的内容

2、/的block：取得block号码，并找到该内容有etc/目录的inode的号码

3、etc/的inode：读取etc/的block内容

4、etc/的block：找到该内容有passwd文件的inode号码

5、passwd的inode：读取passwd的block内容

6、passwd的block：将该block内容显示出来

日志文件系统

1、预备：当系统要写入文件时，会在日志记录块中记录某个文件准备要写入的信息

2、实际写入：开始写入文件的权限和数据；开始更新meta data数据

3、结束：完成数据与meta data更新后，在日志记录块中完成该文件的记录

连接文件：ln

有两种：一种是类似于windows的快捷方式功能的文件，另一种是通过文件系统的inode连接来产生新文件名（硬连接）。

hard link（硬连接）

只是在某个目录下新建一条文件名连接到某inode号码的关联记录而已。如果将其中一个“文件名”删除，其实inode和block都还在，这是可通过另一个文件名读取到数据，此外，不论使用哪个文件名来编辑，最终的结果都会写入到相同的inode和block中

symbolic link（符合连接）

创建一个独立的文件，而这个文件会让数据的读取指向它连接的那个文件的文件名。当源文件被删除之后，symbolic link的文件会开不了

内存交换空间swap

swap会被利用到的时候通常是在物理内存不足的时候，CPU所读取的数据都来自于内存，那当内存不足的时候，为了让后续的程序可以顺利运行，因此在内存中暂不使用的程序和数据就会被挪到swap中了。

除此之外，当你的linux主机系统进入“休眠”模式的时候，运行中的程序状态会被记录到swap中去，有某些程序运行时，本来就会利用swap的特性来存放一些数据段。