Linux文件系统介绍

1. 基于内存的文件系统

一、devfs

linux下有专门的文件系统用来对设备进行管理，devfs和sysfs就是其中两种。在2.6内核以前一直使用的是devfs，devfs挂载于/dev目录下，提供了一种类似于文件的方法来管理位于/dev目录下的所有设备，我们知道/dev目录下的每一个文件都对应的是一个设备，至于当前该设备存在与否先且不论，而且这些特殊文件是位于根文件系统上的，在制作文件系统的时候我们就已经建立了这些设备文件，因此通过操作这些特殊文件，可以实现与内核进行交互。但是devfs文件系统有一些缺点，例如：不确定的设备映射，有时一个设备映射的设备文件可能不同，例如我的U盘可能对应sda有可能对应sdb；没有足够的主/辅设备号，当设备过多的时候，显然这会成为一个问题；/dev目录下文件太多而且不能表示当前系统上的实际设备；命名不够灵活，不能任意指定等等。

二、sysfs

正因为上述这些问题的存在，在linux2.6内核以后，引入了一个新的文件系统sysfs，它挂载于/sys目录下，跟devfs一样它也是一个虚拟文件系统，也是用来对系统的设备进行管理的，它把实际连接到系统上的设备和总线组织成一个分级的文件，用户空间的程序同样可以利用这些信息以实现和内核的交互，该文件系统是当前系统上实际设备树的一个直观反应，它是通过kobject子系统来建立这个信息的，当一个kobject被创建的时候，对应的文件和目录也就被创建了，位于/sys下的相关目录下，既然每个设备在sysfs中都有唯一对应的目录，那么也就可以被用户空间读写了。用户空间的工具udev就是利用了sysfs提供的信息来实现所有devfs的功能的，但不同的是udev运行在用户空间中，而devfs却运行在内核空间，而且udev不存在devfs那些先天的缺陷。很显然，sysfs将是未来发展的方向。

The top level sysfs directory looks like:
block/
bus/
class/
devices/
firmware/
net/
fs/

devices/  contains a filesystem representation of the device tree. It maps directly to the internal kernel device tree, which is a hierarchy of struct device.
bus/ contains flat directory layout of the various bus types in the kernel. Each bus's directory contains two subdirectories:
devices/
drivers/
devices/ contains symlinks for each device discovered in the system that point to the device's directory under root/.

drivers/ contains a directory for each device driver that is loaded for devices on that particular bus (this assumes that drivers do not span multiple bus types).

fs/ contains a directory for some filesystems. Currently each filesystem wanting to export attributes must create its own hierarchy below fs/ (see ./fuse.txt for an example).

/devices/ 目录这个目录包括 /css0/。它的子目录代表了所有被 Linux 内核检测到的子通道。子通道目录的命名格式是 0.0.nnnn，其中的 nnnn 是子通道的十六进制代码 (0到ffff)。子通道目录包括状态文件和其他代表实际设备的设备子目录。设备目录的格式是：0.0.xxxx，其中的 xxxx 是这个设备的单元地址。/devices/ 还包括了状态信息和设备的配置选项。

/bus/ 目录这个目录包括了 /ccw/ 和 /ccwgroup/ 两个子目录。CCW 设备可以通过使用通道命令来存取。在 /ccw/ 目录中的设备只使用一个子通道。CCW 组设备也可以通过使用通道命令来存取，但是它们的每个设备使用多于一个的子通道。比如：一个3390-3 DASD 设备使用一个子通道，但是一个 OSA 适配器的 QDIO 网络连接使用三个子通道。/ccw/ 和 /ccwgroup/ 目录都包括设备目录和驱动器目录：

/devices/ 目录包括了到 /sys/devices/css0/ 目录的设备目录的符号链接。/drivers 目录包括了所有由代表当前被系统加载的设备的驱动程序的目录。zFCP 驱动程序有一个目录在这里。/driver/ 目录包括了设备驱动程序的设置和它使用的符号链接 (/sys/devices/css0/ 目录)/class/ 目录/class/ 目录包括了代表由相似功能的设备组成的组 (ttys，SCSI 磁带驱动器，网络设备...)的目录。

/block/ 目录这个目录包括了系统中的每一个块设备的目录。块设备主要是磁盘类的设备，例如 DASD，回送设备，以及软件磁盘冗余阵列设备。一个与老版本 Linux 不同的是，使用 sysfs 系统的 Linux 需要使用设备在 sysfs 中的名字来指定设备。在一个 2.4 版本的内核映像中，zFCP 驱动程序是由它的设备地址来指定的。但是在 2.6 版本的内核映像中，它的驱动程序是由 0.0.1600 来指定的。

 
udev工具

udev是一种工具，它能够根据系统中的硬件设备的状况动态更新设备文件，包括设备文件的创建，删除等。设备文件通常放在/dev目录下，使用udev后,在/dev下面只包含系统中真实存在的设备。它于硬件平台无关的，位于用户空间，需要内核sysfs和tmpfs的支持，sysfs为udev提供设备入口和uevent通道，tmpfs为udev设备文件提供存放空间。

udev设备文件的优点：
   1.udev完全在用户态工作，利用设备加入或移除时内核所发送的热插拔事件。在热插拔时，设备的详细信息会由内核输出到位于/sys的sysfs文件系统。udev的设备命名策略权限控制都在用户态完成的，它利用sysfs信息来进行创建设备文件节点。
   2.udev根据系统中的硬件设备的状态动态更新设备文件，进行设备文件的创建和删除等。
   注：使用udev,/dev目录下就会只包含系统中真正存在的设备。
   注：所有在 sysfs 中显示的设备都可以由 udev 来创建节点。如果内核中增加了其它设备的支持，
   udev 也就自动地可以为它们工作了。在init初始化之前，udev 可以被放入 initramfs 之中，并在每个设备被发现的时候运行。
   也可以让udev 工作在一个真的根分区被加载之后根据 /sys 的内容创建的初始 /dev 目录之中。