2018-11-13文件系统小结

文件系统

文件系统概念

文件系统（FileSystem）其实是对磁盘数据进行基本管理的一个软件层。理论上说，无需文件系统，应用程序也可以直接对磁盘进行操作，但如果这样的话，要关注太多的底层细节（比如要控制数据写入到底从哪个扇区开始），同时不同的程序之间很容易出现冲突（一不留神大家都写到一块去了）。所以，只要操作系统稍微复杂一点，必定要用文件系统来管理磁盘数据。

磁盘上的内容，我们习惯以文件（File)这种逻辑单元来进行管理，包括文件到底存放在磁盘什么位置，从哪里开始，哪里结束？它创建于什么时候，最近一次修改于什么时候？它有多大？磁盘上存了多少文件，占了多少空间，还剩多少空间？这些都是文件系统所做的工作了。
引入了文件系统，磁盘上面不仅要存放文件数据本身，还需要有对这些数据进行管理的数据，比如文件起始位置、大小、创建时间等。这些数据又叫做元数据（Metadata）。不同文件系统的元数据是不一样的。元数据会占用额外的磁盘空间，但总体比例不会很大，它对功能的实现和性能的提升有非常重要的作用。格式化文件系统，其实就是写入一些初始化的元数据的过程。

文件系统的分类

Windows上用的FAT、NTFS，Linux下的ext4、XFS、btrfs都是常见的文件系统。FAT简单，用得也广，但功能、性能、对数据的保护度都有所欠缺。NTFS是Windows下推荐的文件系统。Linux中用ext4的人较多，这是大多数Linux发行版的默认文件系统。在服务器领域，用XFS的人较多，因为在部分环境下它能表现出较高的性能。

上面所说的文件系统都是普通的磁盘文件系统。但文件系统这个概念得到了发扬光大，它有更多的含义：

网络文件系统

1. 网络文件系统：如CIFS（Windows网上邻居所用的协议）和NFS，就是网络文件系统。它们和普通文件系统的概念有所差别，并不定义文件数据是如何在磁盘上面分布的，而是告诉网络中的客户端，文件数据应当如何传输，怎么通过网络访问远端的文件。所以，它实际上是搭建在普通文件系统之上的。提供网络文件服务的设备，需要有一个本地的文件系统（如ext4），然后在启动一个或多个网络文件系统，负责从普通文件系统中读取数据，向外传送。

分布式文件系统

2. 分布式文件系统或集群文件系统：如Hadoop中的HDFS。它们能把很多台电脑里的数据整合起来，对外表现出一个单一的存储节点，提供服务，实现性能扩展和高可靠性等高级特性。它们实际上也不会直接操作磁盘数据，而是叠加在普通文件系统之上的。用户对这类文件系统的IO请求，被它们处理之后，会转化为每一个节点上的普通IO，再调用本地的文件系统进行实际的数据读写。

特殊文件系统

3. 特殊文件系统：Linux下就有sysfs和procfs等特殊文件系统，用来管理系统设备，调用内核接口。它们和磁盘上的数据就没有任何直接的联系了，只是以文件接口的方式，提供了很多特殊功能给用户使用。因为在接口上面和普通文件读写类似，所以也被冠名为文件系统。

摘自：https://zhuanlan.zhihu.com/p/20611951