Linux与VxWorks主要区别（七）：文件系统差异

Linux与VxWorks的主要区别

7、文件系统差异，主要讲Linux方面：

a)文件共享

多进程可以同时访问一个文件，文件会在内存中存在一个映像

一个进程修改，其他进程都可能更新，特别是通过map方式

b)文件按需加载

如果系统都只访问文件一个片段，最小情况下内存只有一段文件片段的buffer



=======下面的内容供参考=======

VxWorks文件系统的总体系统结构：



我们通常使用的fopen／fread／fwrite／fseek／fclose等接口都是上图中的buffer层接口，该层是在io层基础上封装了一个缓冲，大小是1K byte。

下面就是io管理层，该层管理所有VxWorks的设备，文件系统作为一个设备也挂接在io层中，除了文件系统外，还有串口／socket等都是VxWorks的设备。

在这层统一使用函数open／read／write／close／ioctrl／lseek等接口统一操作。这层内部实现上，使用设备管理表来统一管理各个设备。

VxWorks的设备管理表中记录了各个设备的设备号、设备名、驱动指针。devs命令列出了设备号和设备名。sockte、串口设备和文件系统等都是VxWorks的设备。VxWorks的其他设备也是作为文件来管理的。

Linux文件系统简介：

一个“分区”实质上是介质上的一片连续的扇区。如果介质是磁盘，则是磁盘分区，如果介质是内存，则为内存分区。它本身可以与文件系统无关（例如在我们对它进行格式化之前）。它不隶属于任何目录，不存在“某个分区所在的目录的”说法。

“文件系统”可以理解为一个“分区”上存储文件的一种管理方式和布局，简称“管理布局”。如一个分区可以以ext2的布局方式来管理文件，也可以以ntfs的布局方式来管理文件等。有不同“管理布局”的分区，可以有相同的目录/文件树结构。

当分区被格式化后（即有了布局后），就可以用来存储文件。这时这样的一片连续的扇区，需要有一个入口（或者指针），即挂载点。一个分区的挂载点可以是“/”的任意目录。进入挂载点，就等于进入到了该分区的所谓的最上层目录。显而易见，一个分区可以有多个挂载点，即多个入口。也可以更换入口。也可以没有任何入口，即把该分区的所有挂载点都umount。

访问一个分区有两种方法，一是可以通过挂载点来访问，此时可以看到分区的目录/树结构。二是绕过文件系统和挂载点，直接访问物理设备（通过设备文件）。此时看不到分区的目录/树结构，只能读写扇区裸数据。未格式化或尚未挂载的分区，只能通过这种方法。当然即使拥有挂载点（入口）的分区也可以直接读写扇区裸数据。

a)linux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。

b)文件的记录形式

linux文家系统使用索引节点(inode)来记录文件信息。索引节点是一种数据结构，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的元素对应。每个索引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，有一个索引节点号与之对应；而对于一个索引节点号，却可以对应多个文件名。

连接分为软连接和硬连接，其中软连接又叫符号连接。

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。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，因此硬连接可以防止不必要的误删除。

软连接：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。没有防止误删除的功能。

c)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

ISO9660 ： 大部分光盘所采用的文件系统

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