【Linux 学习】 文件系统

Linux文件系统

1、磁盘

 左图中的椭圆代表磁盘的一个盘片，右图为盘片的放大图，盘面上面的一道同心圆表示一个磁柱，磁柱是有许多扇区组成的，扇区是最小的物理存储单元。多个磁柱构成一个分割槽即分区。一个磁盘的第一个扇区是非常重要的，一般记录了整个磁盘的分割方式即分区表。该分区表一般为64bytes，仅能够记录4个分区（分为主分区和扩展分区），其中扩展分区可以继续分割出逻辑分区，而逻辑分区的个数依据系统而来。

2、文件系统

将磁盘分好区后，并不能直接利用磁盘的空间，而是需要将磁盘对应的分区或分割槽格式化为文件系统后，才能够被操作系统利用。一般的，一个分区对应一个文件系统。

Linux系统中，文件系统将文件的属性和数据分开放，文件的属性存放在iNode里面，具体的文件内容则存放到block里面。对于目录而言，iNode存放目录的属性，而目录下面的文件或者子目录存放到对应的block里面。另外，Linux系统为了管理这些iNode和data block增加了一个super block区块。每一个文件都会对应一个iNode，一个或者多个data block。

磁盘被格式化后，iNode和data block就已经被确定下了。往往一个100G左右的文件系统格式化后得到的iNode和data block的数量非常惊人，因此Linux将这些iNode和datablock进行分组管理。每一个组内具有superblock、iNode和data block，而且在文件系统的最前面预留一个扇区用来安装引导程序。

2.1 iNode

iNode主要用来存放文件的属性和权限等。每一个iNode大小固定为128bytes，每一个文件都会占用一个iNode。而iNode在记录block位置是需要消耗掉4byte，因此最多一个iNode可以存放128/4=32个block的位置。但这是在不存储文件的饿属性的权限的情况下计算而来的。实际文件的大小往往比较大，如果iNode直接记录block并且block直接用来存放数据时，这时文件系统能够存储的文件大小将会非常受限。因此Linux采用12个直接block、1个间接、1个双间接、一个三间接。间接表示iNode存放的block不用来存放数据而是下一级block的位置。

另外，一个文件系统中需要管理的iNode节点数目非常庞大，为了能够更加有效地管理，Linux系统将其进行分组block group，每一个都相当于一个小的文件系统：同时具有superblock、iNode、datablock以及文件系统描述等信息。

2.2 data block

Data block是用来存放数据的，其有1k、2k和4k的区别。一个Data block只能存放一个文件的数据，因此较大的data block容易造成data block填充不满从而导致磁盘利用率不高。而较小的data block又难以管理，因此需要结合实际Linux主机的用途设置data block大小。

2.3 superblock

Suoperblock主要用来记录整个文件系统的iNode、datablock的使用情况。

2.4 Filesystem Description

文件系统描述说明，用来规定每组block group的划分情况。

2.5 blcok bitmap

区块bitmap，该结构主要用来表述哪些data block是已经被使用了的，哪些是可以后期继续使用的。

2.6 inode bitmap

类似block bitmap。

3 目录树

与一般文件相比较，目录主要记录目录下面的文件名，而文件才实际存放数据内容。因此对于目录而言，分配至少一个datablock用来存放文件名。

3.1 目录树读取

每一个目录对应有自己的block，并且目录下的文件名存放到该block中，因此我们要读取目录下的文件时，需要先找到该目录的iNode和block，然后再block中找到对应的文件名，然后找到对应文件名的iNode节点，然后找到数据datablock，最后从中将数据读取出来。