linux系統上的文件管理

一、 inode、data block與super block

1. inode用于記錄文件的屬性與權限等信息；一個文件占用一個inode，同時inode還記錄了該文件的data block的位置。inode的大小有128、256字節兩種規格。

2. data? block:用于存儲文件的實際內容。塊大小為1K、2K、4K字節三種規格。

3. super block: 記錄文件系統的整體信息，包括了inode與data block的總量、已使用量、剩余的旦、卷標、文件系統格式等相關的信息。可以使用tune2fs -l? Partition_Name來查看。

注意：以ext2文件系統為例，對于128字節的inode，除了存儲文件的權限屬性等信息外，只能存12個4字節的文件指向的數據塊號碼。那對于一個大文件來呢，需要幾十上百萬個數據塊來存放文件內容。這個怎么弄？其中inode除了12個直接的數據指向以外，還有一個間接、一個雙間接、一個三間接的記錄區。所謂間接的意思就是inode的直接指向會指向一個數據block，這個block不存數據，而是存放的文件的數據塊的號碼。對于1K大小的數據塊，可以存儲256個指向。而256個數據區塊，可以存儲的文件大小為256KB；雙間接可以存儲64MB數據，三間接可以存儲16G大小的文件；???? 對于2K和4K大小以及其他文件系統，算法不相同。但都借用了數據區塊來存放數據區塊號。

二、 文件是如何存取的

每個文件系統在其內部劃分了多個block group，而每個block group內又包括了以下幾個內容：

1. super block:?? inode與數據區塊的總量，剩余的數量，inode與數據區塊的大小，保留等信息。第一個塊組肯定有超級塊，后續的塊組，有的有，有的沒有。

2. 文件系統描述： 描述區塊群組的開始與結束的區塊，以及說明每個區段（超級區塊、對照表、inode對照表、數據區塊）分別介于哪一個區塊之間，這部分也能用dumpe2fs來查看。

3. block bitmap：用于記錄哪些block是空的，哪些是已經使用的。

4. inode bitmap:? 用于記錄哪些inode是空的，哪些是已經使用的。

5. inode table：? 用于存儲文件屬性以及該文件數據區塊號碼

6. data block： 用于存儲文件的實際內容。

存取文件時，先檢查用戶對目錄是否有寫和執行權限；接著系統通過inode bitmap查詢哪些inode表是空的，將新文件的屬性寫入空的inode表；根據block bitmap查找哪些data block是空的，是空的則可以將文件內容寫入到這些block中；更新inode bitmap以及block bitmap，并更新超級塊的信息。

三、 系統如何通過路徑讀取文件內容

舉例說明，查找/etc/passwd文件

1. 先查找/的inode號碼，/的inode里有記錄/對應的data block；

2. 在/的data block中找到etc目錄對應的inode

3.? 讀取etc目錄對應的inode表中，找到etc目錄的數據塊

4. 在etc目錄的數據塊中，找到passwd文件的inode號碼

5. 讀取passwd文件的inode中數據塊指向，并將內容讀取出來。

總結： 從根目錄開始，先找inode，通過inode找到對應的數據區塊；在數據區塊中，分兩種情況：1. 該文件是目錄，則數據區塊記錄了其下屬子目錄及文件的文件名以及對應的inode; 2. 該文件是非目錄文件，則數據區域記錄了文件的內容。?? 通過inode--->block--->inode--->block依次循環來讀取文件。在這個過程中，需要檢查用戶對目錄及文件的權限。

四、 硬鏈拉與軟鏈接

1. 硬鏈接是指向同一個inode的多個文件路徑； 目錄不支持硬鏈接，不能跨文件系統，創建硬鏈接會增加inode計數。

2. 軟鏈接指向的是文件實際的訪問路徑，可以跨文件系統，支持對目錄創建軟鏈接，刪除軟鏈接不會影響原文件。

五、 MBR

存儲設備的第一個扇區，也就是最前面的512字節，叫做入引導記錄

1. 主引導記錄的結構

主引導記錄只有512字節，放不了太多東西，它的主要作用是告訴計算機到硬盤的哪一個位置去找操作系統。

主引導記錄由以下3個部分組成：

A. 第1-446字節：調用操作系統的機器碼

B. 第447-510字節：分區表 （Partition? table)

C. 第511-512字節：主引導記錄簽名（0X55和0XAA）

2. 分區表

硬盤分區有很多好處，考慮到每個區可以安裝不同的操作系統，主引導記錄呢須知道 將控制權轉交給哪個區。

分區表的長度只有64字節，里面又分成4項，每項16字節。所以一個硬盤 最多只能分4個一級分區，又叫作主分區。每組的記錄區主要記錄了該區段的起始與結束的柱面號碼。

每個主分區的16個字節由以下6部分組成：

A. 第1個字節，如果為0X80，就表示該主分區是激活分區，控制權要轉交給這個分區。4個主分區里面只能有一個分區是激活的。

B. 第2-4字節：主分區第一個扇區的物理位置（柱面、磁頭、扇區號等）

C. 第5字節：主分區類型

D. 第6-8字節：主分區最后一個扇區的物理位置

E. 第9-12字節：該主分區第一個扇區的邏輯地址

F. 第13-16字節：主分區的扇區總數。

最后的4字節（主分區的扇區總數）決定了這個主分區的長度，也就是說，一個主分區的扇區總數最多不超過2的32次方。

如果每個扇區為512字節，則意味著單個分區最大不超過2TB。再考慮到扇區的邏輯地址也是32位，所以單個硬盤可利用的最大空間也不超過2TB。如果想再使用更大的硬盤，只有兩個方法：一是提高每個扇區的字節數，二是增加扇區總數。

六、 文件名存儲在哪里，文件的屬性存儲在哪里

1. 目錄也是文件；

2. 文件的文件名存儲在目錄的數據塊中；

3. 文件的屬性，權限等信息存儲在inode中；