linux虚拟文件系统-以ext2为例

介绍一下文件系统，本文的下限是对文件系统的一些概念进行介绍，并且存一下有用的图，上限是对ext2进行一个比较细致的分析。如果有任何问题，大家可以看一下诸如《现代操作系统》，《深入理解linux内核》，事实上本文也是这些书的读书笔记。

1文件系统

1 文件系统是方便对磁盘管理的一个操作系统提供的功能， 一个磁盘，他的所有磁头的运动，都由设备控制器管理（可以理解为一个小型的嵌入式计算机），这个设备控制器和 设备驱动的联系是通过 sata口。我们用c语言open一个文件，这个open是glic函数，他会调用相应的系统调用，然后操作系统有专门的代码会控制设备驱动，从而处理相应操作。

2VFS （虚拟文件系统）

vfs是对文件系统的封装。一个磁盘可以有好多文件系统
比如说：
可以说这样，
cp /floppt/TEST /tmp/test
一个复制指令。相当于这些代码（这些代码执行的底层和这个shell语句是否一样，我不清楚，不过我觉得应该差不多，因为他们底层都是vfs 提供的，shell语句只是方便和系统说话）

3.文件系统四大对象

3.1inode（索引节点）

远古思想1 一开始对磁盘空间的使用是顺序使用，那么会产生许多缝隙。（文件大小顺序 5 1 8 ，你把1大小的文件删除了，那么这个空隙不好填补）。
远古思想2：用链表分配（好像内存池。。 ），但是如果磁盘太大，那么这个表也很大。。也不行。
所以使用inode。一个文件一个inode。inode最基本的东西就是文件所在的块。

ext2中的inode有什么：



没有找到指向数据块的指针。。（但是有指向页块的指针）。。我猜测（文件系统四大对象包括两种，即内存中和硬盘中的，比如说inode，在磁盘中有存储，当读到特定文件时，会把他的inode加载出来，放到内存中。所以说如果在硬盘中，指向页块的指针就会指向数据块了。。）

3.2 super block（超级块）

超级块保存的是具体文件系统的操作，比如说你的文件系统有ext2，ext4，每一个文件系统都有不同，所以有不同的super block（这个块中有一个 操作函数集合，是具体文件系统 操作的函数指针）
值得一提的是 ext2在磁盘中对super block保存了好多副本，可见很重要。

3.3 dentry（目录项）

超级块，索引节点，在磁盘中都是有具体存储的，dentry却不一样，是没有的。因为ext2把dentry也当成了一个inode。
所以说我们以为的目录树形结构，仅仅在内存中。（为了效率它使用了哈希表也不是树，哈哈）
给大家看一个东西

这是作为dentry的inode在磁盘中的存储（有colossal等三个目录项）。
目录分析过程：
如果我们的地址是 /colossal/…，那么他会载入colossal这个inode，然后继续递归，现实中这样真的太慢了，磁盘搞好多次，所以高速目录缓存就很有必要，还有hash表，能够很快的映射 文件地址和 具体inode的关系。 还有就是你看 这个目录分析，最后得到inode，就算得到文件了，inode就是文件的元数据，这点很重要

3.4，文件对象

文件对象也是很重要滴。因为假设好几个对象使用一个文件有的需要头部有的需要尾部。，那么我们需要存好几个文件指针。就存在文件对象里。
我们都知道文件描述符是 PCB（进程控制块）中一个文件描述符哈希表的key值，那么他的value 就是指向的具体的 文件对象。哈哈，我就是因为这个图，才写的这个笔记。

i节点就是 内存中inode节点。
还有这图，你还能知道超级块的作用

总结

1 不同的文件有不同inode，比方说pipe（无名管道）的inode就和别处不同。

2 整个vfs是面向对象的思想。
3 本文介绍的ext4是inode型文件系统，所以inode，dentry都有存，但是对于日志型文件系统，他也要有相似的东西来供vfs使用。满足vfs的接口规则。

不足之处

我一直不想写这个，就是因为这个东西可深可浅，学内核分析的可能觉得不够用（具体inode里的好多东西我也不太知道） ，1 但是有关 锁方面的应该补一下（因为这种 控制我觉得和IPC或许有点关系） 。2 希望早点学好pythonfuse，好好看一下这个。3 在写一个关于日志型文件系统的小介绍。这点就算完了。如果有什么问题交流，欢迎大家留言。3本文所有图都在《现代操作系统》和《深入理解linux内核》这两本书里的文件系统介绍里。