Linux文件系统学习
Linux常见文件系统ext2(linux second extended file system)
Linux文件系统包含三个组成部分：inode、data block、super block。
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，保存此文件的数据所在的block编号
data block：实际记录文件的内容，若文件过大，会占用多个block
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启动扇区
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block group1
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block group2
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block group3
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block groupn
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| super block |
文件系统描述（配置信息）（file system description）
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块对应表（blcok bitmap） |
inode对应表（inode bitmap）
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inode table |
data block
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每一个data block只能够放置一个文件的数据。
在Ext2文件系统中所支持的data block大小有1KB、2KB、4KB三种。
inode包含的数据：
文件的访问模式、文件的所有者和组、文件的大小、ctime、atime、mtime、定义文件特性的标识，如SetUID等、文件真正内容的指向。
每个inode大小均固定为128bytes。
每个文件都只占用一个inode。
一个data block占用inode的4byte。
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data block大小
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1KB
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2KB
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4KB
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最大单一文件限制
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16GB
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256GB
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2TB |
| 最大文件系统总容量 |
2TB
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8TB
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16TB
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一个inode所能记录的data block数量是有限的，所以系统需要借助data block记录data block数量。
一个系统将一个inode分为12个直接、一个间接、一个双间接、一个三间接记录区。
直接：inode直接记录data block标号 。以1KB为例，12*1KB
间接：inode记录一个data block编号，data block记录更多的data block。以1KB为例，（1KB/4B）*1KB = 256KB
双间接：借助两层data block记录更多的data block。以1KB为例，（1KB/4B）*（1KB/4B）*1KB
三间接：借助三层data block记录更多的data block。以1KB为例，（1KB/4B）*（1KB/4B）*（1KB/4B）*1KB
一个文件系统应该仅有一个super block，在第一个block group中。其他的block group中也可能含有super block，主要作为第一个block group中的super block的备份。
file system description：描述每个block group的开始与结束的block号码，以及说明每个区段分别介于哪一个block号码之间。
block bitmap：记录block的使用状态。
inode bitmap：记录使用和未使用的inode号码。
对于目录：ext2会分配一个inode和至少一个data block给一个目录，其中inode记录该目录的相关权限和属性，并记录分配到的那块data block号码；而data block则记录在这个目录下的文件名和该文件名占用的inode 号码。
对于文件：ext2会分配一个inode和适合这个文件大小的data block数量给该文件。
在ext2下创建一个文件，系统的行为：
1、先确定用户对于想要增加文件的目录是否具有w和x的权限，如果有才能添加；
2、根据inode bitmap找到没有使用的inode号码，并将新文件的权限、属性写入；
3、根据block bitmap找到没有使用的block号码，并将实际数据写入block中，同时更新inode,使其记录存储数据的block；
4、同步更新inode bitmap和block bitmap，根据刚才使用的indoe和block，并更新super block的内容。
不管目录还是文件，都会有对应的inode和data block，inode记载权限相关;目录的data block记录目录下的文件名和该文件所占用的inode编号；对于文件而言，data block记录的是文件的内容。
读取文件的流程：
1、通过挂载点获取到根目录的inode，判断权限
2、读取根目录data block找到对应目录的inode和data block号码；
3、先读取目录的inode判断权限，如果有权限再读取data block内容；
4、重复2-3的内容，直到最后的文件和目录
一个文件，如果数据没有更改过，那么该数据就是clean的，否则是dirty的。
df：列出文件系统的整体磁盘使用量
du：评估文件系统的磁盘使用量
df [-ahikHTm] [目录或文件名]
-a：列出所有文件系统，包括系统特有的/proc等文件系统
-h：以GB、MB、KB等格式自行显示，单位系统自动决定
-i：不用硬盘容量，而已inode的数量来显示
-k：以KB为单位显示
-m：以MB为单位显示
-H：以1000位进位单位，而不是1024
-T：显示该分区的文件系统名称
du [-ahsSkm] [文件或目录名称]
-a：列出制定目录下的所有文件的大小，默认仅显示目录大小
-h：以GB、MB、KB等格式自行显示，单位系统自动决定
-s：仅列出总量，而不列出目录下每个目录各自的容量
-S：仅统计一层目录，而不统计子目录
-k：以KB为单位显示
-m：以MB为单位显示
df适合查看文件系统所占的大小和剩余容量，du适合查看目录和文件容量。
硬连接和符号连接
硬连接示意图
ln 源文件名 硬连接文件名
硬连接的限制：1、不能跨文件系统；2、不能连接到目录
符号连接示意图
ln -s 源文件名 符号连接文件名
当源文件删除后，符号连接也就打不开了。
符号连接的data block中存储的是源文件的完整路径。