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1、1Linux 文件系统介绍：一 、Linux 文件结构 文件结构是文件存放在磁盘等存贮设备上的组织方法。主要体现在对文件和目录的组织上。目录提供了管理文件的一个方便而有效的途径。Linux 使用树状目录结构，在安装的时候，安装程序已经为用户创建了文件系统和完整而固定的目录组成形式，并指定了每个目录的作用和其中的文件类型。 /根目录 bin home dev etc lib sbin tmp usr var rc.d cron.d X11R6 src lib local man bin init.d rc0.d rc1.d rc2.d linux bin lib src该结构的最上层是根目录，其
2、他的所有目录都是从根目录出发而生成的。微软的 DOS 和 windows 也是采用树型结构，但是在 DOS 和 windows 中这样的树型结构的根是磁盘分区的盘符，有几个分区就有几个树型结构，它们之间的关系是并列的。但是在 linux 中，无论操作系统管理几个磁盘分区，这样的目录树只有一个。从结构上讲，各个磁盘分区上的树型目录不一定是并列的。举例说明：有一块硬盘，分成了 4 个分区，分别是/；/boot；/usr 和 windows 下的 fat对于/和/boot 或者/和/usr，它们是从属关系；对于/boot 和/usr，它们是并列关系。如果把 windows 下的 fat 分区挂载到/
3、mnt/winc 下，那么对于/mnt/winc 和/usr 或/mnt/winc 和/boot 来说，它们是从属于目录树上没有任何关系的两个分支。因为 linux 是一个多用户系统，制定一个固定的目录规划有助于对系统文件和不同的用户文件进行统一管理。下面列出了 linux 下一些主要目录的功用。/bin 二进制可执行命令2/dev 设备特殊文件/etc 系统管理和配置文件/etc/rc.d 启动的配置文件和脚本/home 用户主目录，比如用户 user 的主目录就是/home/user，可以用user 表示/lib 标准程序设计库（动态链接共享库） ，作用类似 windows 里的.dll
4、文件/sbin 系统管理命令，存放的是系统管理员使用的管理程序/tmp 公用的临时文件存储点/root 系统管理员的主目录/mnt 系统提供这个目录是让用户临时挂载其他的文件系统。/lost+found 该目录平时是空的，系统非正常关机而留下“无家可归”的文件（windows 下叫什么.chk）就在这里/proc 虚拟的目录，是系统内存的映射。可直接访问这个目录来获取系统信息。/var 某些大文件的溢出区，比方说各种服务的日志文件/usr 最庞大的目录，要用到的应用程序和文件几乎都在这个目录。其中包含：/usr/X11R6 存放 X window 的目录/usr/bin 众多的应用程序/usr
5、/sbin 超级用户的一些管理程序/usr/doc linux 文档/usr/include linux 下开发和编译应用程序所需要的头文件/usr/lib 常用的动态链接库和软件包的配置文件/usr/man 帮助文档/usr/src 源代码，linux 内核的源代码就放在/usr/src/linux 里/usr/local/bin 本地增加的命令/usr/local/lib 本地增加的库二 、linux 文件系统文件系统指文件存在的物理空间，linux 系统中每个分区都是一个文件系统，都有自己的目录层次结构。linux 会将这些分属不同分区的、单独的文件系统按一定的方式形成一个系统的总的目录
6、层次结构。一个操作系统的运行离不开对文件的操作，因此必然要拥有并维护自己的文件系统。文件系统分配策略：块分配( block allocation )和扩展分配( extent allocation )块分配：磁盘上的文件块根据需要分配给文件，避免了存储空间的浪费。但当文件扩充时，会造成文件中文件块的不连续，从而导致过多的磁盘寻道时间。 每一次文件扩展时，块分配算法就需要写入文件块的结构信息，也就是 meta-dada 。meta-data总是与文件一起写入存储设备，改变文件的操作要等到所有 meta-data 的操作都完成后才能进行， 因此 meta-data 的操作会明显降低整个文件系统的性
7、能。扩展分配：文件创建时，一次性分配一连串连续的块，当文件扩展时，也一次分配很多块。meta-data 在文件创建时写入，当文件大小没有超过所有已分配文件块大小时，就不用写入 meta-data，直到需要再分配文件块的时候。扩展分配采用成组分配块的方式，减少了 SCSI 设备写数据的时间，在读取顺序文件时具有良好的性能，但随机读取文件时，就和块分配类似了。文件块的组或块簇 ( block cluster) 的大小是在编译时确定的。簇的大小对文件系统的性能有很大的影响。注： meta-data 元信息：和文件有关的信息，比如权限、所有者以及创建、访问或更改时间等。3Linux 文件系统使用索引节
8、点来记录文件信息，作用像 windows 的文件分配表。索引节点是一个结构，它包含了一个文件的长度、创建及修改时间、权限、所属关系、磁盘中的位置等信息。一个文件系统维护了一个索引节点的数组，每个文件或目录都与索引节点数组中的唯一一个元素对应。系统给每个索引节点分配了一个号码，也就是该节点在数组中的索引号，称为索引节点号。linux 文件系统将文件索引节点号和文件名同时保存在目录中。所以，目录只是将文件的名称和它的索引节点号结合在一起的一张表，目录中每一对文件名称和索引节点号称为一个连接。对于一个文件来说有唯一的索引节点号与之对应，对于一个索引节点号，却可以有多个文件名与之对应。因此，在磁盘上的
9、同一个文件可以通过不同的路径去访问它。可以用 ln 命令对一个已经存在的文件再建立一个新的连接，而不复制文件的内容。连接有软连接和硬连接之分，软连接又叫符号连接。它们各自的特点是：硬连接：原文件名和连接文件名都指向相同的物理地址。目录不能有硬连接；硬连接不能跨越文件系统（不能跨越不同的分区）文件在磁盘中只有一个拷贝，节省硬盘空间；由于删除文件要在同一个索引节点属于唯一的连接时才能成功，因此可以防止不必要的误删除。符号连接：用 ln -s 命令建立文件的符号连接，符号连接是 linux 特殊文件的一种，作为一个文件，它的数据是它所连接的文件的路径名。类似 windows 下的快捷方式。可以删除原
10、有的文件而保存连接文件，没有防止误删除功能。Linux 文件系统类型：ext2 ： 早期 linux 中常用的文件系统ext3 ： ext2 的升级版，带日志功能RAMFS ： 内存文件系统，速度很快NFS ： 网络文件系统，由 SUN 发明，主要用于远程文件共享MS-DOS ： MS-DOS 文件系统VFAT ： Windows 95/98 操作系统采用的文件系统FAT ： Windows XP 操作系统采用的文件系统NTFS ： Windows NT/XP 操作系统采用的文件系统HPFS ： OS/2 操作系统采用的文件系统PROC : 虚拟的进程文件系统4ISO9660 ： 大部分光盘所
11、采用的文件系统ufsSun : OS 所采用的文件系统NCPFS ： Novell 服务器所采用的文件系统SMBFS ： Samba 的共享文件系统XFS ： 由 SGI 开发的先进的日志文件系统，支持超大容量文件JFS ： IBM 的 AIX 使用的日志文件系统ReiserFS : 基于平衡树结构的文件系统udf: 可擦写的数据光盘文件系统虚拟文件系统 VFSlinux 支持的所有文件系统称为逻辑文件系统，而 linux 在传统的逻辑文件系统的基础上增加了一个虚拟文件系统( Vitual File System ,VFS) 的接口层。虚拟文件系统(VFS) 位于文件系统的最上层，管理各种逻辑
12、文件系统，并可以屏蔽各种逻辑文件系统之间的差异，提供统一文件和设备的访问接口。文件的逻辑结构文件的逻辑结构可分为两大类： 字节流式的无结构文件和记录式的有结构文件。由字节流（字节序列）组成的文件是一种无结构文件或流式文件，不考虑文件内部的逻辑结构，只是简单地看作是一系列字节的序列，便于在文件的任意位置添加内容。由记录组成的文件称为记录式文件 ，记录是这种文件类型的基本信息单位，记录式文件通用于信息管理。文件类型：普通文件： 通常是流式文件目录文件： 用于表示和管理系统中的全部文件链接文件： 用于不同目录下文件的共享设备文件： 包括块设备文件和字符设备文件，块设备文件表示磁盘文件、光盘等，字符设
13、备文件按照字符操作终端、键盘等设备。管道(FIFO)文件 : 提供进程间通信的一种方式套接字(socket) 文件： 该文件类型与网络通信有关文件结构： 包括索引节点和数据索引节点：又称 I 节点，在文件系统结构中，包含有关相应文件的信息一个记录，这些信息包括文件权限、文件名、文件大小、存放位置、建立日期等。文件系统中所5有文件的索引节点保存在索引节点表中。数据：文件的实际内容。可以是空的，也可以非常大，并且拥有自己的结构。ext2 文件系统ext2 文件系统的数据块大小一般为 1024B、2048B 或 4096Bext2 文件系统采用的索引节点(inode)： 索引节点采用了多重索引结构，
14、主要体现在直接指针和 3 个间接指针。直接指针包含 12 个直接指针块，它们直接指向包含文件数据的数据块，紧接在后面的 3 个间接指针是为了适应文件的大小变化而设计的。假设数据块大小为 1024B ，利用 12 个直接指针，可以保存最大为 12KB 的文件，当文件超过 12KB 时，则要利用单级间接指针，该指针指向的数据块保存有一组数据块指针，这些指针依次指向包含有实际数据的数据块，假如每个指针占用 4B，则每个单级指针数据块可保存 1024/4256 个数据指针，因此利用直接指针和单级间接指针可保存 1024*121024*256268 KB 的文件。当文件超过 268KB 时，再利用二级间
15、接指针，直到使用三级间接指针。利用直接指针、单级间接指针、二级间接指针、三级间接指针可保存的最大文件大小为： 1024*12+1024*256+1024*256*256+1024*256*256*25616843020 KB，约 16GB若数据块大小为 2048B，指针占 4B，则最大文件大小为： 2048*12+2048*512+2048*512*512+2048*512*512*512268,960,792 KB 约 268GB若数据块大小为 4096B，指针占 4B，则最大文件大小为： 4096*12+4096*1024+4096*1024*1024+4096*1024*1024*10244,299,165,744 KB ，约 4TB，注： 命令 tune2fs -l /dev/sda5 可查看文件系统ext2 文件系统最大文件名长度： 255 个字符ext2 文件系统的缺点： ext2 在写
