linux檔案系統(tǒng)是什么

今天小編給大家分享一下linux檔案系統(tǒng)是什么的相關(guān)知識點(diǎn)，內(nèi)容詳細(xì)，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

linux檔案就是目錄（文件）。為了方便管理文件和目錄，Linux系統(tǒng)將它們組織成一個以根目錄“/”開始的倒置的樹狀結(jié)構(gòu)。Linux中的目錄和Windows系統(tǒng)中的文件夾類似，不同之處在于，Linux系統(tǒng)中的目錄也被當(dāng)做文件看待。

linux檔案就是目錄（文件）。

為了方便管理文件和目錄，Linux 系統(tǒng)將它們組織成一個以根目錄 / 開始的倒置的樹狀結(jié)構(gòu)。Linux 中的目錄，和 Windows 系統(tǒng)中的文件夾類似，不同之處在于，Linux 系統(tǒng)中的目錄也被當(dāng)做文件看待。

在 Linux 操作系統(tǒng)中，所有的文件和目錄都被組織成以一個根節(jié)點(diǎn)“/”開始的倒置的樹狀結(jié)構(gòu)，如圖 1 所示。

圖 1 Linux 系統(tǒng)文件和目錄組織示意圖

其中，目錄就相當(dāng)于 Windows 中的文件夾，目錄中存放的既可以是文件，也可以是其他的子目錄，而文件中存儲的是真正的信息。

文件系統(tǒng)的最頂層是由根目錄開始的，系統(tǒng)使用“/”來表示根目錄，在根目錄之下的既可以是目錄，也可以是文件，而每一個目錄中又可以包含（子）目錄或文件。如此反復(fù)就可以構(gòu)成一個龐大的文件系統(tǒng)。

其實(shí)，使用這種樹狀、具有層次的文件結(jié)構(gòu)主要目的是方便文件系統(tǒng)的管理和維護(hù)，想象一下，如果所有的文件都放在一個目錄下，其文件系統(tǒng)的管理和維護(hù)將變成一場噩夢。

現(xiàn)實(shí)中也有許多類似的例子，例如在整個行政管理體制中，村民就相當(dāng)于文件，他們住在一個村莊中，村莊就是存儲村民的目錄。許多村又組成了個鄉(xiāng)，這個鄉(xiāng)就相當(dāng)于存儲村的目錄，依此類推，最終就構(gòu)建出了一個龐大的行政區(qū)域管理結(jié)構(gòu)圖。

注意，目錄名或文件名都是區(qū)分大小寫的，如 dog、DOG 和 Dog 為 3 個不同的目錄或文件。完整的目錄或文件路徑是由一連串的目錄名所組成的，其中每一個目錄由“/”來分隔。如 cat 的完整路徑是 /home/cat。

在文件系統(tǒng)中，有兩個特殊的目錄，一個是用戶所在的工作目錄，即當(dāng)前目錄，可用一個點(diǎn)“.”表示；另一個是當(dāng)前目錄的上一層目錄，也叫父目錄，用兩個點(diǎn)“..”表示。

如果一個目錄或文件名是以一個點(diǎn)開始，就表示這個目錄或文件是一個隱藏目錄或文件。即以默認(rèn)方式査找（后續(xù)會講查找命令）時，不顯示該目錄或文件。

為了方便管理和維護(hù)，Linux 系統(tǒng)采用了文件系統(tǒng)層次標(biāo)準(zhǔn)，也稱為 FHS 標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了根目錄下各個目錄應(yīng)該存在哪些類型的文件（或子目錄），比如說，在 /bin 和 /sbin 目錄中存放的應(yīng)該是可執(zhí)行文件

linux檔案系統(tǒng)（filesystem）

硬盤的物理組成

首先簡單認(rèn)識一下硬盤的物理結(jié)構(gòu)，總體來說，硬盤結(jié)構(gòu)包括： 盤片、磁頭、盤片主軸、控制電機(jī)、磁頭控制器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口、緩存等幾個部份。 所有的盤片(一般硬盤里有多個盤片，盤片之間平行)都固定在一個主軸上。 在每個盤片的存儲面上都有一個磁頭，磁頭與盤片之間的距離很小(所以劇烈震動容易損壞)，磁頭連在一個磁頭控制器上，統(tǒng)一控制各個磁頭的運(yùn)動。 磁頭沿盤片的半徑方向動作，而盤片則按照指定方向高速旋轉(zhuǎn)，這樣磁頭就可以到達(dá)盤片上的任意位置了。

一個磁盤由多個圓環(huán)組成，這些圓環(huán)就叫做磁道，而一個磁道又分為多個扇區(qū)（sector）一個一個扇區(qū)是512Byte，硬盤所有磁盤相同位置的圓環(huán)組成一個磁柱（Cylinder）。硬盤容量為：512Byte * 扇區(qū)數(shù) * 磁柱數(shù)*磁頭數(shù)

前面三個數(shù)都好理解，可能有人不理解乘以磁頭數(shù)是干嘛，因?yàn)榍懊嫒齻€數(shù)相當(dāng)于計(jì)算一個圓的存儲量，而一個磁頭讀取一個圓，所以乘以磁頭數(shù)量就相當(dāng)于圓面積乘以圓數(shù)量。

磁盤的分割

磁盤分割的最小單位是磁柱(Cylinder)

磁盤的分割其實(shí)就是記錄一個分割區(qū)（partition）的起始磁柱與結(jié)束磁柱，而這些被記錄的信息都存放在主要開機(jī)扇區(qū)( Master Boot Recorder, MBR )。事實(shí)上， MBR 就是在一塊硬盤的第零軌上面，這也是計(jì)算機(jī)開機(jī)之后要去利用該硬盤時， 必須要讀取的第一個區(qū)域。

思考一個問題：MBR的大小是不是固定的？

我們這么想，數(shù)據(jù)的存儲順序?yàn)?： MBR + 其他數(shù)據(jù) 。如果MBR的大小不固定，比如原來MBR中存放了3個partition的信息，現(xiàn)在我們要新增一個partition，會出現(xiàn)什么后果？后果就是所有的“其他數(shù)據(jù)”都要順序的向后移動一個partition信息的距離。是不是想到了數(shù)組的增刪了。所以我們希望將MBR固定，事實(shí)也是如此MBR被固定為只能存放4個partition的信息。這樣似乎好多了，但是只有四個partition，夠用嗎？設(shè)計(jì)者當(dāng)然也想到了這個問題，所以將partition分為Primary和Extended兩類(E最多只能有一個)。其中P是可以直接使用的，而E不能直接使用，E相當(dāng)于一個指針，指向擴(kuò)展的partition的位置信息存儲處。

filesystem

filesystem也即文件系統(tǒng)，每個oartition都可以由自己的filesystem，例如fat32，ntfs之類的

不同的partuition雖然filesystem不一樣，但是都是用來存儲數(shù)據(jù)的。前面我們介紹了硬盤的最小存儲單元為sector（扇區(qū)，一般為512Byte），但是filesystem的最小存儲單元卻不是sector而是block。block是sector的2的次方倍數(shù)，磁頭一次讀取一個block的數(shù)據(jù)。所以如果block過小，則讀取一個文件時磁頭需要讀取較多數(shù)量的block，這樣效率很低，但是block也不能過大，應(yīng)為一個block中只能存在一個檔案，例如block大小為100M，那么如果有一個100.1M的文件，則需要占用兩個block，浪費(fèi)了大量空間。

superblock

每個filesystem中的第一個block稱為superblock。superblock的作用是存儲filesystem的大小，空的和填滿的區(qū)塊以及其他的總書和諸如此類的信息。也就是說如果你要使用一個filesystem的時候，第一個要經(jīng)過的就是superblock這個塊了，如果superblock壞了，這個partition大概也回天乏術(shù)了。

linux的EXT2文件系統(tǒng)

我們既然是學(xué)習(xí)linux，自然要學(xué)習(xí)linux的filessystem，我們以linux最標(biāo)準(zhǔn)的EXT2做說明。

EXT2中的filesystem分為inode區(qū)和block區(qū)，其中 inode存儲文件的相關(guān)屬性等信息，而block區(qū)存儲文件的內(nèi)容，每個inode都充當(dāng)指針pointer的作用，它能描述文件的相關(guān)屬性并指向該文件所在block的位置。blocks與inodes的數(shù)量在一開始格式化的時候就已經(jīng)固定了。

整個filesystem示意圖：

• SuperBlock：如前所述， Superblock 是記錄整個 filesystem 相關(guān)信息的地方， 沒有 Superblock ，就沒有這個 filesystem 了。他記錄的信息主要有：

• block 與 inode 的總量；

• 未使用與已使用的 inode / block 數(shù)量；

• 一個 block 與一個 inode 的大小；

• filesystem 的掛載時間、最近一次寫入數(shù)據(jù)的時間、最近一次檢驗(yàn)磁盤 (fsck) 的時間等檔案系統(tǒng)的相關(guān)信息；

• 一個 valid bit 數(shù)值，若此檔案系統(tǒng)已被掛載，則 valid bit 為 0 ，若未被掛載，則 valid bit 為 1 。

• Group Description：紀(jì)錄此 block 由由何處開始記錄；

• Block bitmap：此處記錄那個 block 有沒有被使用；

• Inode bitmap：此處記錄那個 inode 有沒有被使用；

• Inode table：為每個 inode 數(shù)據(jù)存放區(qū)；

• Data Blocks：為每個 block 數(shù)據(jù)存放區(qū)。

linux檔案系統(tǒng)的運(yùn)作

我們知道硬盤的存取速度相對于內(nèi)存來說是很慢的，linux為了提高整體的速度，采用異步處理的方式。

什么是異步呢？舉例來說：『當(dāng)系統(tǒng)讀取了某一個檔案， 則該檔案所在的區(qū)塊數(shù)據(jù)會被加載到內(nèi)存當(dāng)中，所以該磁盤區(qū)塊就會被放置在主存儲器的緩沖快取區(qū)中， 若這些區(qū)塊的數(shù)據(jù)被改變時，剛開始數(shù)據(jù)僅有主存儲器的區(qū)塊數(shù)據(jù)會被改變， 而且在緩沖區(qū)當(dāng)中的區(qū)塊數(shù)據(jù)會被標(biāo)記為『 Dirty 』，這個時候磁盤實(shí)體區(qū)塊尚未被修正！ 所以亦即表示，這些『 Dirty 』區(qū)塊的數(shù)據(jù)必需回寫到磁盤當(dāng)中， 以維持磁盤實(shí)體區(qū)塊上的數(shù)據(jù)與主存儲器中的區(qū)塊數(shù)據(jù)的一致性?！?/p>

所以linux的關(guān)機(jī)真的要注意，否則可能會造成文件的丟失甚至是磁盤的損毀！??！

mount point

所以linux的關(guān)機(jī)真的要注意，否則可能會造成文件的丟失甚至是磁盤的損毀?。?！

mount point

我們上面提到的都是關(guān)于檔案系統(tǒng) (filesystem)，但是要能夠讓我們的 Linux 使用的話， 非得『掛載 (mount)』上我們的 Linux 系統(tǒng)才行啊！ 剛剛我們上面提到了目錄可以記錄文件名與 inode 的相關(guān)信息，此外， 目錄也是讓我們得以跟 filesystem 產(chǎn)生對應(yīng)的入口點(diǎn)。因此，我們稱那個入口點(diǎn)目錄為『 掛載點(diǎn) (mount point) 』

以上就是“l(fā)inux檔案系統(tǒng)是什么”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家閱讀完這篇文章都有很大的收獲，小編每天都會為大家更新不同的知識，如果還想學(xué)習(xí)更多的知識，請關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。