linux檔案系統是什么

今天小編給大家分享一下linux檔案系統是什么的相關知識點，內容詳細，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系統將它們組織成一個以根目錄“/”開始的倒置的樹狀結構。Linux中的目錄和Windows系統中的文件夾類似，不同之處在于，Linux系統中的目錄也被當做文件看待。

linux檔案就是目錄（文件）。

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

在 Linux 操作系統中，所有的文件和目錄都被組織成以一個根節點“/”開始的倒置的樹狀結構，如圖 1 所示。

圖 1 Linux 系統文件和目錄組織示意圖

其中，目錄就相當于 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。

文件系統的最頂層是由根目錄開始的，系統使用“/”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。如此反復就可以構成一個龐大的文件系統。

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

現實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，這個鄉就相當于存儲村的目錄，依此類推，最終就構建出了一個龐大的行政區域管理結構圖。

注意，目錄名或文件名都是區分大小寫的，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。

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

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

為了方便管理和維護，Linux 系統采用了文件系統層次標準，也稱為 FHS 標準，它規定了根目錄下各個目錄應該存在哪些類型的文件（或子目錄），比如說，在 /bin 和 /sbin 目錄中存放的應該是可執行文件

linux檔案系統（filesystem）

硬盤的物理組成

首先簡單認識一下硬盤的物理結構，總體來說，硬盤結構包括： 盤片、磁頭、盤片主軸、控制電機、磁頭控制器、數據轉換器、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，統一控制各個磁頭的運動。 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，這樣磁頭就可以到達盤片上的任意位置了。

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

前面三個數都好理解，可能有人不理解乘以磁頭數是干嘛，因為前面三個數相當于計算一個圓的存儲量，而一個磁頭讀取一個圓，所以乘以磁頭數量就相當于圓面積乘以圓數量。

磁盤的分割

磁盤分割的最小單位是磁柱(Cylinder)

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

思考一個問題：MBR的大小是不是固定的？

我們這么想，數據的存儲順序為 ： MBR + 其他數據 。如果MBR的大小不固定，比如原來MBR中存放了3個partition的信息，現在我們要新增一個partition，會出現什么后果？后果就是所有的“其他數據”都要順序的向后移動一個partition信息的距離。是不是想到了數組的增刪了。所以我們希望將MBR固定，事實也是如此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？設計者當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相當于一個指針，指向擴展的partition的位置信息存儲處。

filesystem

filesystem也即文件系統，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據的。前面我們介紹了硬盤的最小存儲單元為sector（扇區，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，磁頭一次讀取一個block的數據。所以如果block過小，則讀取一個文件時磁頭需要讀取較多數量的block，這樣效率很低，但是block也不能過大，應為一個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，第一個要經過的就是superblock這個塊了，如果superblock壞了，這個partition大概也回天乏術了。

linux的EXT2文件系統

我們既然是學習linux，自然要學習linux的filessystem，我們以linux最標準的EXT2做說明。

EXT2中的filesystem分為inode區和block區，其中 inode存儲文件的相關屬性等信息，而block區存儲文件的內容，每個inode都充當指針pointer的作用，它能描述文件的相關屬性并指向該文件所在block的位置。blocks與inodes的數量在一開始格式化的時候就已經固定了。

整個filesystem示意圖：

• SuperBlock：如前所述， Superblock 是記錄整個 filesystem 相關信息的地方， 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 數量；

• 一個 block 與一個 inode 的大小；

• 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 (fsck) 的時間等檔案系統的相關信息；

• 一個 valid bit 數值，若此檔案系統已被掛載，則 valid bit 為 0 ，若未被掛載，則 valid bit 為 1 。

• Group Description：紀錄此 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 數據存放區；

• Data Blocks：為每個 block 數據存放區。

linux檔案系統的運作

我們知道硬盤的存取速度相對于內存來說是很慢的，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：『當系統讀取了某一個檔案， 則該檔案所在的區塊數據會被加載到內存當中，所以該磁盤區塊就會被放置在主存儲器的緩沖快取區中， 若這些區塊的數據被改變時，剛開始數據僅有主存儲器的區塊數據會被改變， 而且在緩沖區當中的區塊數據會被標記為『 Dirty 』，這個時候磁盤實體區塊尚未被修正！ 所以亦即表示，這些『 Dirty 』區塊的數據必需回寫到磁盤當中， 以維持磁盤實體區塊上的數據與主存儲器中的區塊數據的一致性。』

所以linux的關機真的要注意，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的關機真的要注意，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于檔案系統 (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 的相關信息，此外， 目錄也是讓我們得以跟 filesystem 產生對應的入口點。因此，我們稱那個入口點目錄為『 掛載點 (mount point) 』

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