linux文件系統詳解

主要結構：

• 磁盤組成與分區
• 文件系統特性
• linux的EXT2文件系統
• 與目錄樹的關系
• EXT2/ext3文件的存取與日志式文件系統功能
• linux文件系統的運行
• 掛載點的意義
• 其他linux支持的文件系統與vfs
• xfs文件系統簡介

1.整顆磁盤的組成

• 圓形的盤片（竹雅頌記錄數據的部分）
• 機械手臂，與機械手臂上的磁頭（可讀寫盤片上的數據）
• 主軸馬達，可以轉動盤片，讓機械手臂的磁頭在盤片上讀寫數據
  2.盤片上物理組成
• 扇區為最小的物理存儲單位，且依據磁盤設計的不同，目前主要有512Bytes與4K兩種格式。
• 將扇區組成一個圓，那就是柱面。
• 磁盤分區表主要有兩種格式，一種是限制較多的MBR分區表，一種是較新且限制較少的GPT分區表。
• MBR分區表中，第一個扇區最重要，里面有：（1）主要開機區（master boot record，MBR）及分區表（partition table），其中MBR占有446Bytes，而partition table 則占有64Bytes。
• GPT分區表除了分區數量擴充較多之外，支持的磁盤容量也可以超過2TB。
  3.實體磁盤及虛擬磁盤
  
  4.三個數據的意義
• superblock：記錄此filesystem的整體信息，包inode/block的總量，使用量，剩余量，以及文件系統的格式與相關信息等。
• inode：記錄文件的屬性，一個文件占用一個inode，同時記錄此文件的數據所在的block號碼。
• block：實際記錄文件的內容，若文件太大時，會占用多個block。
  
  
  
  5.區塊群組（block group）的六個主要內容
  1）data block（數據區塊）
  
  ext2文件系統的block還有什么限制？
• 原則上，block的大小與數量在格式化就不能夠在改變了（除非重新格式化）。
• 每個block內最多只能夠放置一個文件的數據。
• 如果文件大于block的大小，則一個文件會占用多個block數量。
• 若文件小于block，則該block的剩余容量就不能在被使用了（磁盤空間會浪費）。
  2）inode table （inode表格）
  inode記錄的文件數據：
• 該文件的存取模式
• 該文件的擁有者于群組
• 該文件的容量
• 該文件創建或狀態改變的時間（ctime）
• 最近一次的讀取時間（atime）
• 最近修改的時間（mtime）
• 定義文件特性的旗標
• 該文件真正內容的指向
  inode特色
• 每個inode大小均固定為128Bytes（新的ext4與xfs可設置到256Bytes）。
• 每個文件僅會占用一個inode而已。
• 因此文件系統能夠創建的文件數量與inode的數量有關。
• 系統讀取文件時需要先找到inode，并分析所記錄的權限與使用者是否符合，若符合才能開始實際讀取block的內容。
  
  3）Superblock （超級區塊）
  記錄的信息
• block與inode的總量
• 未使用與使用的inode/block數量
• block與inode的大小（block為1，2，4K，inode為128Bytes或256Bytes）。
• filesystem的掛載時間，最近一次寫入數據的時間，最近一次檢驗磁盤的使勁按等文件系統相關信息。
• 一個valid bit數值，若此文件系統已被掛載，則valid bit為0，若未被掛載，則valid bit為1。
  4）Filesystem Description （文件系統描述說明）
• 這區段可以描述每個block group的開始與結束的block號碼，以及說明每個區段分別介于哪一個block號碼之間。
  5）block bitmap （區塊對照表）
• 是記錄使用與未使用block區塊的。
  6）inode bitmap （inode 對照表）
• inode bitmap是記錄使用與未使用的inode號碼。
  6.與目錄樹的關系
  
  7.文件系統的行為
  
  
  8.日志文件系統
  
  9.linux文件系統的運行
  
  10.掛載點的意義（mount point）
• 每個filesystem都有獨立的inode/block/
• superblock等信息，這個文件系統要能夠鏈接到目錄樹才能被我們使用。將文件系統與目錄樹結合的動作我們稱為“掛載”。
  
  11.其他linux支持的文件系統與VFS
  
  12.XFS文件系統簡介
  
  xfs文件系統在數據分布上，主要規劃為三個部分:
• 數據區
• 文件系統活動登錄區
• 實時運行去