了解

Windows98以前的操作系統(tǒng)主要使用的是FAT，Windows 2000以后的版本使用NTFS文件系統(tǒng)，至于Linux的正統(tǒng)文件系統(tǒng)為ext2

Linux文件系統(tǒng)

一個可被掛載的數(shù)據(jù)為一個文件系統(tǒng)

• 超級區(qū)塊：記錄此文件系統(tǒng)的整體信息，包括inode與數(shù)據(jù)區(qū)塊的總量，使用量，剩余量以及文件系統(tǒng)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(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)區(qū)塊的號碼。
• 數(shù)據(jù)區(qū)塊：實際記錄文件的內(nèi)容，若文件太大時，會占用多個區(qū)塊。

區(qū)塊群組

當一個文件系統(tǒng)過大時，ext2文件系統(tǒng)格式化時基本上是區(qū)分為多個區(qū)塊群組，每個區(qū)塊群組都有獨立的inode，數(shù)據(jù)區(qū)塊，超級數(shù)據(jù)區(qū)塊系統(tǒng)。

• 數(shù)據(jù)區(qū)塊
  ①原則上，區(qū)塊的大小與數(shù)量在格式化完成后，就不能再修改。
  ②每個區(qū)塊最多只能放置一個文件的數(shù)據(jù)。
  ③如果文件大于區(qū)塊的大小，則一個文件就會占有多個區(qū)塊數(shù)量
  ④若文件小于區(qū)塊，則該區(qū)塊的剩余容量就不能夠再被使用了（磁盤空間會浪費）

• inode表
  1.內(nèi)容
  ①該文件的讀寫屬性
  ②該文件的擁有著與用戶組
  ③該文件的大小
  ④該文件建立或狀態(tài)改變的時間（ctime）
  ⑥最后一次讀取的時間（atime）
  ⑦最近修改內(nèi)容的時間（mtime）
  ⑧定義文件特性的表示（SUID，SGID，SBIT）
  ⑨該文件真正內(nèi)容的指向

2. 特點
   ①每個inode大小均固定為128B（新的ext4與xfs可設置到256B），記錄一個數(shù)據(jù)區(qū)塊為4B。
   ②每個文件都僅會占用一個inode
   ③文件系統(tǒng)能夠建立的文件數(shù)量與inode的數(shù)量有關
   ④系統(tǒng)讀取文件時需要先找到inode，并分析inode所記錄的權限與用戶是否符合，若符合才能夠讀取區(qū)塊的內(nèi)容。
   ⑤為擴大支持單個文件的大小，將inode記錄區(qū)塊號碼的區(qū)域定義為12個直接，1個間接，一個雙間接，一個三間接。

• 超級區(qū)塊
  ——超級區(qū)塊是記錄整個文件系統(tǒng)相關信息的地方，沒有超級區(qū)塊，就沒有這個文件系統(tǒng)
  ①數(shù)據(jù)區(qū)塊與inode的總量
  ②未使用與已使用的inode與數(shù)據(jù)區(qū)塊的數(shù)量
  ③數(shù)據(jù)區(qū)塊與inode的大小（block為1，2，4k，inode為128B或256B）
  ④文件系統(tǒng)的掛載時間、最近一次寫入數(shù)據(jù)的時間、最近一次檢驗磁盤的時間等文件系統(tǒng)的相關信息。
  ⑤一個有效位數(shù)值，若此文件系統(tǒng)已被掛載，則有效位為0，若未被掛載，則有效位為1；
• 文件系統(tǒng)描述性說明
  描述每個區(qū)塊群組的開始與結束的區(qū)塊，以及說明每個區(qū)段分別介于哪一個區(qū)塊之間。
• 區(qū)塊對照表
  記錄使用與未使用的區(qū)塊的號碼
• inode對照表
  記錄使用與未使用的inode號碼

dumpe2fs:查詢ext系列超級區(qū)塊信息的命令

目錄文件與一般文件在文件系統(tǒng)中是如何記錄數(shù)據(jù)的？

• 目錄
  當我們在linux下的文件系統(tǒng)建立一個目錄時，文件系統(tǒng)會分配一個inode與至少一個數(shù)據(jù)區(qū)塊給該目錄。其中inode記錄該目錄的相關權限與屬性，并可記錄分配到那塊數(shù)據(jù)區(qū)塊的號碼，而數(shù)據(jù)區(qū)塊則是記錄在這個目錄下的文件名與該文件名占用的inode號碼數(shù)據(jù)。
• 文件
  當我們在linux下的ext2建立一個一般文件時，ext2會分配一個inode與相對于該文件大小的數(shù)據(jù)區(qū)塊數(shù)量給該文件。
• 目錄樹讀取
  以讀取/etc/passwd為例
  ①根目錄/的inode
  ②/的數(shù)據(jù)區(qū)塊
  ③etc/的inode
  ④etc/的數(shù)據(jù)區(qū)塊
  ⑤passwd的inode
  ⑥passwd的數(shù)據(jù)區(qū)塊

新增一個文件時，文件系統(tǒng)的操作

①先確定用戶對于欲增加文件的目錄是否具有w和x的權限，若有的話才可以新增。
②根據(jù)inode對照表找到?jīng)]有使用的inode號碼，并將新文件的權限/屬性寫入。
③根據(jù)區(qū)塊對照表找到?jīng)]有使用的數(shù)據(jù)區(qū)塊的號碼，并將實際的數(shù)據(jù)寫入?yún)^(qū)塊中，且更新inode區(qū)塊指向數(shù)據(jù)區(qū)塊。
④將剛寫入的inode與數(shù)據(jù)區(qū)塊同步更新inode對照表，區(qū)塊對照表，并更新超級區(qū)塊的內(nèi)容。
inode區(qū)塊與數(shù)據(jù)區(qū)塊稱為數(shù)據(jù)存放區(qū)
inode對照表，區(qū)塊對照表和超級區(qū)塊被稱為元數(shù)據(jù)（因為每次新增，修改，刪除時都會影響這三部分的數(shù)據(jù)）
e2fsck：強制進行數(shù)據(jù)一致性的檢查

linux內(nèi)存與磁盤的異步處理方式

當系統(tǒng)加載一個文件到內(nèi)存后，如果該文件沒有被修改，則在內(nèi)存區(qū)段的文件數(shù)據(jù)會被設置成clean，但如果內(nèi)存中的文件被修改，在內(nèi)存區(qū)段的文件數(shù)據(jù)就會被設置成dirty，此時所有的操作都還在內(nèi)存中執(zhí)行，并沒有寫入到磁盤中。系統(tǒng)會不定時的將設置為dirty的數(shù)據(jù)寫回磁盤，以保持磁盤與內(nèi)存數(shù)據(jù)的一致性。sync命令手動強制寫入磁盤

linux系統(tǒng)上的文件系統(tǒng)與內(nèi)存的關系

①系統(tǒng)會將常用的文件數(shù)據(jù)放置到內(nèi)存的緩沖區(qū)，以加速文件系統(tǒng)的讀寫操作。
②Linux的物理內(nèi)存最后都會被用光，這是正?，F(xiàn)象。
③可以手動使用sync命令來強制內(nèi)存中設置為Dirty的文件回寫到磁盤中。
④正常關機時，關機命令會主動調(diào)用sync將內(nèi)存中數(shù)據(jù)回寫入磁盤中。
⑤若不正常關機，由于數(shù)據(jù)尚未回寫入磁盤中，因此啟動后可能會花很多時間進行磁盤校驗，甚至導致文件系統(tǒng)的損壞。

xfs文件系統(tǒng)的配置

xfs文件系統(tǒng)在數(shù)據(jù)的分布上，規(guī)劃為三部分，數(shù)據(jù)區(qū)、文件系統(tǒng)活動登錄區(qū)、實時運行區(qū)

• 數(shù)據(jù)區(qū)
  xfs的數(shù)據(jù)區(qū)與ext系列一樣，包含inode、數(shù)據(jù)區(qū)塊、超級數(shù)據(jù)區(qū)塊等數(shù)據(jù)，也分為多個存儲區(qū)群組分別放置文件系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)。每個存儲區(qū)分組都包含①整個文件系統(tǒng)的超級區(qū)塊②剩余空間的管理機制③inode的分配與追蹤。inode與區(qū)塊都是系統(tǒng)需要時才動態(tài)配置產(chǎn)生的，所以格式化操作非?？?/strong>
• 文件系統(tǒng)活動登錄區(qū)
  用來記錄文件系統(tǒng)的變化。文件的變化會在這里記錄下來，直到該變化完整的寫入到數(shù)據(jù)區(qū)，該條記錄才會被結束。如果文件系統(tǒng)由于某些緣故而損壞時，系統(tǒng)會拿這個登錄區(qū)塊進行檢驗，看看系統(tǒng)掛掉之前，文件系統(tǒng)正在運行啥操作，借以快速地修復文件系統(tǒng)。
• 實時運行區(qū)
  當有文件要被建立時，xfs會在這個區(qū)段里面找一個或數(shù)個的extent區(qū)塊，將文件放置在這個區(qū)塊內(nèi)，等到分配完畢后，再寫入到數(shù)據(jù)區(qū)的inode與數(shù)據(jù)區(qū)塊中。