文件系统特性

之前讲过物理组成，即磁盘。可是操作系统怎么识别存储在磁盘的数据呢，这时候就需要一个媒介，这个媒介就是文件系统。磁盘分区为主要分区和扩展分区，扩展分区又分为逻辑分区，在此，能够被格式化作为数据访问的分区为主分区和逻辑分区，成为被操作系统识别的文件系统格式。在安装linux的时候，如果你自定义分区配置，会有选择挂载点的选项，这里一个挂载点就是一个文件系统。每个文件系统都会有它自己存放数据的方式。通常是分为三个数据结构：1.super block：记录在此文件系统的整体信息，包括inode/block的总量，使用量，剩余量，以及文件系统的格式与相关信息等；2.inode：记录文件的属性和权限，一个文件占用一个inode，同时记录此文件的数据所在的block号码；    3.block：实际记录文件的内容数据，若文件太大，会占用多个block，都记录在inode中，访问时按着inode记录的block号码去索引。![像此图，super block记录了inode使用了一个剩余三个，block使用了三个剩余三个等信息，像这样的数据访问方式称为索引式文件系统；而inode记录了一个文件的数据存储在1，3，6号block](http://img.blog.csdn.net/20171004160721982?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMzU4NjkzODk=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)当一个文件经过多次的删除，新添，编辑等操作时，block块趋向与分散化，这时当索引一个文件数据时速度会有所变慢。这时进行‘碎片整理’会有所改观，‘碎片整理’会将同一个文件所属的block回合在一起，这样读取数据时会容易很多。

ext2文件系统组成：在格式化的时候区分很多的block group，每个block group有以下区段组成：
1. data block： 有1kb，2kb，4kb。每个block最多存放一个文件的数据，文件过大使用多个block， 过小磁盘浪费，getconf PAGESIZE可查询

    2.inodetable（inode表格）： 存放了很多的信息，文件的访问模式，所有者和组，大小，创建或状态改变时间，最近读取时间，最近修改时间，标志，真正内容的指向（pointer）。一个文件占用一个inode；一个inode大小为128bytes，分为12个直接，一个间接，一个双间接，一个三间接记录区，也就是说总记录为12个block+256个block+256*256个block+256*256*256个block，每个block的大小为1k，一个inode的128bytes可以记录的文件大小为16GB的信息。    3.superblock（超级块）： 记录整个文件系统相关信息，没有这个superblock就没有文件系统了，操作时一定要小心。记录着block的大小1kb，2kb，4kb和inode的大小128bytes，总量，使用和未使用的数量， 文件系统挂载时间，最近写入时间，检验磁盘（fsck）时间等文件系统信息。还有一个validbit数值，0为以挂载，1为未挂载。可以作为block group的备份。（dumpe2fs查看）    4. File system Description（文件系统描述说明）： 描述每个block group的开始和结束的block号码，以及说明每个区段（superblock ，bitmap，inodemap， datablock）介于哪一个block号码之间。    5. block bitmap （块对照表）： 记录使用的和空闲的block号码。   6. inode bitmap（inode 对照表）：记录使用和为使用的inode号码。

查看文件系统的命令：dumpe2fs [ -bh ] 设备文件名
参数：-b 列出保留为坏道的部分（一般用不到吧！）
-h 仅列出superblock的数据。

设备文件名：/dev/sd[a-p][1-15]：为SCSI，SATA，USB，Flash等接口的磁盘文件名/dev/hd[a-d][1-63]:为IDE接口的磁盘文件名如：dumpe2fs -h /dev/hdc2注意，dumpe2fs只能查看ext文件系统，不然回报错，你可以使用：blkid 文件设备名 或者 mount 查看文件属于哪个type文件系统。

目录树：
目录树的读取：inode先找到/的inode号码，获取/的block权限，如果允许进入/的block块，找到/etc的inode号码，再获取/etc的权限，如果允许则进入/etc的block块，持续这样，直到找到查询的文件。
ll -i 查找root目录内的文件所占用的inode号码
ll -d / /bin /var 查看文件的block块大小

ext2/ext3文件的访问和日志文件系统
添加一个文件时，先查看目录有没有w和x权限，有则根据inode bitmap没有使用的号码写入权限和属性，再根据block bitmap没有使用的号码，将实际的数据写入block再更新inode，最后同步更新到metadata（中间数据）superblock，inode bitmap，block bitmap等区段中。
日志文件系统是避免非正常关机时数据的一致性。有预备，实际写入，更新到metadata的操作，在ext3中才有这个功能。

linux文件系统的操作：
系统会优先加载一个文件内存中，以提高读写的速度，并标记为clean，当文件修改时，标记为Dirty，系统会异步把这些Dirty的文件写入硬盘中，以保持硬盘和内存的一致性。

linux支持的文件系统和VFS
使用ls -l /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs命令查看linux支持的文件系统
cat /proc/filesystems 查看系统加载到内存中支持的文件系统
VFS（Virtual Filesystem Switch）虚拟文件系统，这个在linux内核kernel的文件系统会自动帮我们去读取每一个分区上头的文件系统，这样我们就不用自己动手去识别文件系统了。