Linux：Ext系列文件系统

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前言

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

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一、理解硬件磁盘

1.1 磁盘物理结构

磁盘可以存储大量的二进制数据，并且断电后也能保持数据不丢失。磁盘通常由盘片、磁头、电机驱动系统和接口等组件构成。盘片是磁盘存储数据的基础，由硬质合金材料或玻璃材料等涂布磁性材料形成。磁头则是读取和写入数据的关键部件，悬浮在盘片上方几微米的距离，可以读取和写入数据。

1.2 磁盘的存储结构

扇区：是磁盘存储数据的基本单位，通常为512字节，块设备


⽂件 = 内容+属性 都是数据，⽆⾮就是占据那⼏个扇区的问题！所以对文件的访问物理上就是找寻扇区的问题。

• 磁盘容量=磁头数 × 磁道(柱⾯)数 × 每道扇区数 × 每扇区字节数

CHS寻址：

是一种寻址模式，对早期的磁盘⾮常有效，知道⽤哪个磁头，读取哪个柱⾯上的第⼏扇区就可以读到数据了。但是CHS模式⽀持的硬盘容量有限，因为系统⽤8bit来存储磁头地址，⽤10bit来存储柱⾯地址，⽤6bit来存储扇区地址，⽽⼀个扇区共有512Byte，这样使⽤CHS寻址⼀块硬盘最⼤容量为256102463*512B=8064MB(1MB=1048576B)（若按1MB=1000000B来算就是8.4GB）

1.3 磁盘的逻辑结构

对于软件层面上，我们应该这么理解磁盘：将整个磁盘视为一个线性结构的数组，然后每个扇区可以看作为这个数组的下标，数组存储的就是文件数据

这样每⼀个扇区，就有了⼀个线性地址(其实就是数组下标)，这种硬盘寻址模式叫做LBA（Logical Block Addressing），LBA寻址方式将硬盘上的所有扇区依次从“0”开始进行编号，直到硬盘的最大扇区数减1，相比于CHS简化了数据访问过程。

在磁盘使⽤者看来，根本就不关⼼CHS地址，⽽是直接使⽤LBA地址，磁盘内部⾃⼰会用特定的方法转换。
所以：从现在开始，磁盘就是 ⼀个元素为扇区 的⼀维数组，数组的下标就是每⼀个扇区的LBA地址。OS使⽤磁盘，就可以⽤⼀个数字访问磁盘扇区了。

二、文件系统

章节一我们主要讲解了磁盘的结构和访问里面数据的方式，有了上面对于磁盘的理解，接下来我们自然要来引入磁盘里面的数据，因为我们要对磁盘中的文件进行管理，自然要先描述其各种属性，组织起来再管理。

2.1 引⼊"分区”概念和“块"概念