Linux —— 文件系统

一，背景

二，文件系统

一，磁盘简介

磁盘分为SSD、机械磁盘；机械磁盘，即磁盘高速转动，磁头移动到读写扇区所在磁道，让磁头在目标扇区上划过，即可完成对扇区的读写操作；

在操作系统角度，内存使用的基本单位为4KB；磁盘存储的基本单位为扇区512byte（512*8=4KB）；内存和磁盘间数据交互，是通过文件系统完成的；输入输出I/O的基本单位也是一般4KB；一次性从磁盘读入8个扇区数据，来填满一个内存；

二，文件系统

文件（打开文件、未打开文件，类似进程和程序的关系）

已打开的文件，内存内，struct file，包含属性和方法；
未打开的磁盘文件，未被加载到内存；

文件系统，是OS对打开的文件和未打开的文件的管理；

文件 = 属性 + 内容

//文件属性
[wz@192 Desktop]$ ll
total 24
-rw-r--r--. 1 wz wz   11 8月  10 19:39 log.txt
-rw-rw-r--. 1 wz wz   29 7月  21 07:31 Makefile
-rwxrwxr-x. 1 wz wz 8648 8月  10 19:44 target
-rw-rw-r--. 1 wz wz  374 8月  10 19:47 test.c
//模式 硬链接数 所有者 组 大小 修改时间 文件名

[wz@192 Desktop]$ stat log.txt 
  File: ‘log.txt’
  Size: 11        	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: 803h/2051d	Inode: 5465892     Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: ( 1000/      wz)   Gid: ( 1000/      wz)
Context: unconfined_u:object_r:user_home_t:s0
Access: 2023-08-10 19:40:07.816510338 -0700
Modify: 2023-08-10 19:39:52.677512582 -0700
Change: 2023-08-10 19:39:52.680512582 -0700
 Birth: -

文件系统分类

磁盘文件系统，EXT2/3/4、VFAT、FAT/FAT16/FAT32、NTFS（windows）等；

网络文件系统，NFS、Samda等；

虚拟文件系统，是物理文件系统与服务应用之间的一个接口层；

Super Block，存放文件系统本身的结构信息，记录的信息有：block和inode的总量，未使用的block和inode的数量，一个block和inode的大小，最近一次挂载时间，最近一次写入数据的时间，最近一次检验磁盘的时间等，如super block信息损坏，则整个文件系统结构就损坏了；
Group Descriptors Table，描述块组属性信息；
Block Bitmaps，记录data blocks中哪个数据块被占用，哪个没有；
Inode Bitmap，每个bit表示一个inode是否空闲可用；
Inode Table，存放文件属性；
Data Blocks，存放文件内容；

inode，基本上一个文件/目录一个inode，是文件所有的属性集合（不包括文件名）；真正标识文件的不是文件名，是文件inode；inode和数据块是关联的；

创建新文件4个主要操作

存储属性，内核先找到一个空闲的inode，把文件信息记录其中；
存储数据
记录分配情况
添加文件名到目录

软硬链接

软链接，是一个普通正常的文件，有自己独立的inode；其数据块，保存了指向链接文件的路径；类似于Windows的快捷方式；
硬链接，不是一个独立额文件，没有自己独立的inode；

//创建软链接
[wz@192 Desktop]$ ln -s file.txt soft_link
[wz@192 Desktop]$ ll -ai soft_link file.txt 
5465893 -rw-rw-r--. 1 wz wz 0 8月  12 03:51 file.txt
5465912 lrwxrwxrwx. 1 wz wz 8 8月  12 03:49 soft_link -> file.txt

//创建硬链接
[wz@192 Desktop]$ ln file.txt hard_link
[wz@192 Desktop]$ ll -ai file.txt  hard_link 
5465893 -rw-rw-r--. 2 wz wz 6 8月  12 03:53 file.txt
5465893 -rw-rw-r--. 2 wz wz 6 8月  12 03:53 hard_link

//目录文件链接数为2
//本身目录名和inode的映射关系
//自身目录内还有一个默认的.文件
[wz@192 Desktop]$ ll -ai
total 36
   74071 drwxr-xr-x.  3 wz wz  126 8月  12 05:07 .
16777672 drwx------. 19 wz wz 4096 7月  31 06:28 ..
18335283 drwxrwxr-x.  2 wz wz    6 8月  12 05:07 dir
[wz@192 Desktop]$ ll -ai dir
total 0
18335283 drwxrwxr-x. 2 wz wz   6 8月  12 05:07 .
   74071 drwxr-xr-x. 3 wz wz 126 8月  12 05:07 ..

//在dir目录下新建一个文件，目录dir的链接数变为了3
//目录sudir内的默认..文件
[wz@192 Desktop]$ mkdir dir/subdir
[wz@192 Desktop]$ ll -dai dir
18335283 drwxrwxr-x. 3 wz wz 20 8月  12 05:11 dir
[wz@192 Desktop]$ ll -ai dir/subdir/
total 0
33815814 drwxrwxr-x. 2 wz wz  6 8月  12 05:11 .
18335283 drwxrwxr-x. 3 wz wz 20 8月  12 05:11 ..

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