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linux文件系統(tǒng)基礎知識 時間：2015-06-28 00:00:00 來源：IT貓撲網(wǎng) 作者：網(wǎng)管聯(lián)盟 我要評論(0): 這兩天看了一本fedora 6的實踐教程，下面是有關linux文件系統(tǒng)知識的學習筆記：
1、linux文件系統(tǒng)分配策略：
??? 塊分配( block allocation ) 和擴展分配? ( extent allocation )
??? 塊分配：磁盤上的文件塊根據(jù)需要分配給文件，避免了存儲空間的浪費。但當文件擴充時，會造成文件中文件塊的不連續(xù)，從而導致過多的磁盤尋道時間。
????? 每一次文件擴展時，塊分配算法就需要寫入文件塊的結構信息，也就是 meta-dada 。meta-data總是與文件一起寫入存儲設備，改變文件的操作要等到所有meta-data的操作都完成后才能進行，
????? 因此，meta-data的操作會明顯降低整個文件系統(tǒng)的性能。
??? 擴展分配：文件創(chuàng)建時，一次性分配一連串連續(xù)的塊，當文件擴展時，也一次分配很多塊。meta-data在文件創(chuàng)建時寫入，當文件大小沒有超過所有已分配文件塊大小時，就不用寫入meta-data，直到需要再分配文件塊的時候。
??? 擴展分配采用成組分配塊的方式，減少了SCSI設備寫數(shù)據(jù)的時間，在讀取順序文件時具有良好的性能，但隨機讀取文件時，就和塊分配類似了。
??? 文件塊的組或塊簇 ( block cluster) 的大小是在編譯時確定的。簇的大小對文件系統(tǒng)的性能有很大的影響。
??? 注： meta-data 元信息：和文件有關的信息，比如權限、所有者以及創(chuàng)建、訪問或更改時間等。
2、文件的記錄形式
??? linux文家系統(tǒng)使用索引節(jié)點(inode)來記錄文件信息。索引節(jié)點是一種數(shù)據(jù)結構，它包含了一個文件的長度、創(chuàng)建及修改時間、權限、所屬關系、磁盤中的位置等信息。
一個文件系統(tǒng)維護了一個索引節(jié)點的數(shù)組，每個文件或目錄都與索引節(jié)點數(shù)組中的唯一的元素對應。每個索引節(jié)點在數(shù)組中的索引號，稱為索引節(jié)點號。
??? linux文件系統(tǒng)將文件索引節(jié)點號和文件名同時保存在目錄中，所以，目錄只是將文件的名稱和它的索引節(jié)點號結合在一起的一張表，目錄中每一對文件名稱和索引節(jié)點號稱為一個連接。
對于一個文件來說，有一個索引節(jié)點號與之對應；而對于一個索引節(jié)點號，卻可以對應多個文件名。
??? 連接分為軟連接和硬連接，其中軟連接又叫符號連接。
??? 硬連接：原文件名和連接文件名都指向相同的物理地址。目錄不能有硬連接；硬連接不能跨文件系統(tǒng)(不能跨越不同的分區(qū))，文件在磁盤中只有一個拷貝。
????? 由于刪除文件要在同一個索引節(jié)點屬于唯一的連接時才能成功，因此硬連接可以防止不必要的誤刪除。
??? 軟連接：用 ln -s 命令建立文件的符號連接。符號連接是linux特殊文件的一種，作為一個文件，它的數(shù)據(jù)是它所連接的文件的路徑名。沒有防止誤刪除的功能。
3、文件系統(tǒng)類型：
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??? ext2 ：早期linux中常用的文件系統(tǒng)
??? ext3 ： ext2的升級版，帶日志功能
??? RAMFS ：內存文件系統(tǒng)，速度很快
??? NFS ：網(wǎng)絡文件系統(tǒng)，由SUN發(fā)明，主要用于遠程文件共享
??? MS-DOS ： MS-DOS文件系統(tǒng)
??? VFAT ： Windows 95/98 操作系統(tǒng)采用的文件系統(tǒng)
??? FAT ： Windows XP 操作系統(tǒng)采用的文件系統(tǒng)
??? NTFS ： Windows NT/XP 操作系統(tǒng)采用的文件系統(tǒng)
??? HPFS ： OS/2 操作系統(tǒng)采用的文件系統(tǒng)
??? PROC : 虛擬的進程文件系統(tǒng)
??? ISO9660 ：大部分光盤所采用的文件系統(tǒng)
??? ufsSun : OS 所采用的文件系統(tǒng)
??? NCPFS ： Novell 服務器所采用的文件系統(tǒng)
??? SMBFS ： Samba 的共享文件系統(tǒng)
??? XFS ：由SGI開發(fā)的先進的日志文件系統(tǒng)，支持超大容量文件
??? JFS ：IBM的AIX使用的日志文件系統(tǒng)
??? ReiserFS : 基于平衡樹結構的文件系統(tǒng)
??? udf: 可擦寫的數(shù)據(jù)光盤文件系統(tǒng)
4、虛擬文件系統(tǒng)VFS
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??? linux支持的所有文件系統(tǒng)稱為邏輯文件系統(tǒng)，而linux在傳統(tǒng)的邏輯文件系統(tǒng)的基礎上增加料一個蓄念文件系統(tǒng)( Vitual File System ,VFS) 的接口層。
??? 虛擬文件系統(tǒng)(VFS) 位于文件系統(tǒng)的最上層，管理各種邏輯文件系統(tǒng)，并可以屏蔽各種邏輯文件系統(tǒng)之間的差異，提供統(tǒng)一文件和設備的訪問接口。
5、文件的邏輯結構
??? 文件的邏輯結構可分為兩大類：字節(jié)流式的無結構文件和記錄式的有結構文件。
??? 由字節(jié)流（字節(jié)序列）組成的文件是一種無結構文件或流式文件，不考慮文件內部的邏輯結構，只是簡單地看作是一系列字節(jié)的序列，便于在文件的任意位置添加內容。
??? 由記錄組成的文件稱為記錄式文件，記錄是這種文件類型的基本信息單位，記錄式文件通用于信息管理。
6、文件類型
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??? 普通文件：通常是流式文件
??? 目錄文件：用于表示和管理系統(tǒng)中的全部文件
??? 連接文件：用于不同目錄下文件的共享
??? 設備文件：包括塊設備文件和字符設備文件，塊設備文件表示磁盤文件、光盤等，字符設備文件按照字符操作終端、鍵盤等設備。
??? 管道(FIFO)文件 :? 提供進程建通信的一種方式
??? 套接字(socket) 文件：該文件類型與網(wǎng)絡通信有關
7、文件結構：包括索引節(jié)點和數(shù)據(jù)
??? 索引節(jié)點：又稱 I 節(jié)點，在文件系統(tǒng)結構中，包含有關相應文件的信息的一個記錄，這些信息包括文件權限、文件名、文件大小、存放位置、建立日期等。文件系統(tǒng)中所有文件的索引節(jié)點保存在索引節(jié)點表中。
??? 數(shù)據(jù)? ：文件的實際內容?？梢允强盏?，也可以非常大，并且擁有自己的結構。
8、ext2文件系統(tǒng)
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??? ext2文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)塊大小一般為 1024B、2048B 或 4096B
??? ext2文件系統(tǒng)采用的索引節(jié)點(inode)：
? 索引節(jié)點采用了多重索引結構，主要體現(xiàn)在直接指針和3個間接指針。直接指針包含12個直接指針塊，它們直接指向包含文件數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊，緊接在后面的3個間接指針是為了適應文件的大小變化而設計的。
??? e.g：假設數(shù)據(jù)塊大小為1024B ，利用12個直接指針，可以保存最大為12KB的文件，當文件超過12KB時，則要利用單級間接指針，該指針指向的數(shù)據(jù)塊保存有一組數(shù)據(jù)塊指針，這些指針依次指向包含有實際數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊，
? 假如每個指針占用4B，則每個單級指針數(shù)據(jù)塊可保存 1024/4＝256 個數(shù)據(jù)指針，因此利用直接指針和單級間接指針可保存 1024*12＋1024*256＝268 KB的文件。當文件超過268KB時，再利用二級間接指針，直到使用三級間接指針。
? 利用直接指針、單級間接指針、二級間接指針、三級間接指針可保存的最大文件大小為：
????? 1024*12+1024*256+1024*256*256+1024*256*256*256＝16843020 KB，約 16GB
? 若數(shù)據(jù)塊大小為2048B，指針占4B，則最大文件大小為： 2048*12+2048*512+2048*512*512+2048*512*512*512＝268,960,792 KB 約 268GB
? 若數(shù)據(jù)塊大小為4096B，指針占4B，則最大文件大小為： 4096*12+4096*1024+4096*1024*1024+4096*1024*1024*1024＝4,299,165,744 KB ，約 4TB
??? 注：命令 tune2fs -l /dev/sda5? 可查看文件系統(tǒng)
??? ext2文件系統(tǒng)最大文件名長度： 255個字符
??
??? ext2文件系統(tǒng)的缺點：
????? ext2在寫入文件內容的同時并沒有同時寫入文件meta-data，??? 其工作順序是先寫入文件的內容，然后等空閑時候才寫入文件的meta-data。若發(fā)生意外，則文件系統(tǒng)就會處于不一致狀態(tài)。
? 在重新啟動系統(tǒng)的時候，linux會啟動 fsk ( file system check) 的程序，掃描整個文件系統(tǒng)并試圖修復，但不提供保證。
9、ext3文件系統(tǒng)：
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??? ext3基于ext2的代碼，所以磁盤格式與ext2相同，使用相同的元數(shù)據(jù)。
??? ext2文件系統(tǒng)無損轉化為ext3文件系統(tǒng)：? tune2fs? -j /dev/sda6
??
??? 日志塊設備( Journaling block device layer,JBD)完成ext3文件系統(tǒng)日志功能。JBD不是ext3文件系統(tǒng)所特有的，它的設計目標是為了向一個塊設備添加日志功
關鍵詞標簽：基礎知識,系統(tǒng),文件,數(shù)

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