【Linux】文件系统

思维导图

学习目标

学习Linux的文件系统。

一、Linux操作系统的文件的特点

文件内容和文件属性是分开进行存储的。

二、Linux操作系统的文件系统的框架

Data Blocks（数据区）存放文件内容，4KB的数据块，值存储文件的内容
Block Bitmap（块位图）Block Bitmap记录着Data Block中哪一个数据块已经被占用了，哪个数据块没有被占用，比特位的位置表示块号，比特位的内容表示该块是否被占用
inode Table（i节点表）存放文件属性，如文件大小，所有者，最近修改时间
inode Bitmap（inode位图）每一个比特位表示每一个inode是否空闲可用，比特位的位置表示第几个inode，比特位的内容表示是否被占用
GDT（块组描述符）描述块组属性信息，起到管理的作用
Super Block（超级块）存放文件系统本身的结构信息，记录的信息主要有：Block和inode的总量，未使用的Block和inode的数量，一个Block和inode的大小，最近一次挂载的时间，最近一次写入数据的时间，最近一次检验磁盘的时间等其他文件系统的相关信息

inode Table（i节点表）的一些其他细节

inode Table（i节点表）是存放文件属性的，例如文件大小，所有者，最近修改时间......由于Linux中文件的属性是一个大小固定（128字节）的集合体，所以i节点表也是一个结构体组成的：

cpp 复制代码

struct inode
{
    int size;            // 文件的大小
    mode_t mode;         // 文件的权限
    int creater;         // 文件创造者
    int time;            // 时间
    ...
    int inode_number;    // inode编号，用来表示文件
    int datablocks[N];   // 记录数据在哪一块中存放
};

datablock数组：

这个数组的大小一般为15，我们可以通过映射将数据存放到15个 datablock，但是这个含量还是比较低的，所以我们可以通过一个数组元素指向的datablock，将这块的内容中存放指针来指向其他datablock进行扩大存放数据的大小，我们不仅可以直接映射，也可以进行间接映射或者是二次映射。

如果一个组的容量只有10GB，但是文件需要有20GB的空间，可以进行存储这个文件吗？？答案是可以的，但是对于磁盘来说，进行访问时，速度是比较慢的，所以不建议放在多个组中。

inode_number

在inode结构体内部，不包含文件名，在内核层面中，每一个文件都要有inode_number。我们可以通过inode_number标识文件。inode_num是以分区为单位整体分配，不是以分组为单位进行分配的，inode不能跨分区访问。每一个分组都有两个编号，文件中使用的inode是在一个特定的范围内申请的inode。

我们怎么拿到inode编号，我们用的是文件名进行工作的？目录是文件，目录有自己的inode和目的内容，而文件名及其inode是在目录内容中有映射关系，文件和目录的属性是相同的。

Super Block（超级块）的一些其他细节

存放文件系统本身的结构信息，记录的信息主要有：Block和inode的总量，未使用的Block和inode的数量，一个Block和inode的大小，最近一次挂载的时间，最近一次写入数据的时间，最近一次检验磁盘的时间等其他文件系统的相关信息。

Super Block的信息被破坏，可以说整个文件系统结构就被破坏了。超级块不是每一个分组都有的，在整个分区中可能有2~3个，主要原因是防止超级块被破坏，导致磁盘信息被破坏，使文件系统更稳定。

先分区，在一个分区中分组，然后写入文件系统的管理数据，就是格式化------在磁盘中写入文件系统。

三、如何找到一个文件

我们在寻找一个文件，必须要先拿到文件的inode编号。

找到指定的文件，需要先找到文件所在的目录，但是目录也是文件，目录也有目录名和inode的关系，但是根目录是在系统中是知道目录名和inode。所以我们先要进行逆向的路径解析（OS自己做的），Linux会缓存路径结构，这就是为什么我们在Linux中，定位一个文件，在任何时候，都要有路径的原因。

Linux内核在被使用的时候，一定存在大量解析完毕的路径，要不要对访问到的路径做管理呢？？先描述在组织。