Linux 文件系统

一、文件系统

文件系统是对一个存储设备上的数据和元数据进行组织的机制。由于定义如此宽泛，支持它的代码会很有意思。正如前面提到的，有许多种文件系统和媒体。由于存在这么多类型，可以预料到
Linux 文件系统接口实现为分层的体系结构，从而将用户接口层、文件系统实现和操作存储设备的驱动程序分隔开。

Linux 文件系统体系结构是一个对复杂系统进行抽象化的有趣例子。通过使用一组通用的 API 函数，Linux 可以在许多种存储设备上支持许多种文件系统。

例如，

read

函数调用可以从指定的文件描述符读取一定数量的字节。

read

函数不了解文件系统的类型，比如 ext3 或 NFS。它也不了解文件系统所在的存储媒体（物理介质），比如 AT Attachment Packet Interface（ATAPI）磁盘、Serial-Attached
SCSI（SAS）磁盘或 Serial Advanced Technology Attachment（SATA）磁盘。但是，当通过调用

read

函数读取一个文件时，数据会正常返回。本文讲解这个机制的实现方法并介绍 Linux 文件系统层的主要结构。

二、LInux文件系统体系结构 (refer:
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-linux-filesystem/)


用户空间包含一些应用程序（例如，文件系统的使用者）和 GNU C 库（glibc），它们为文件系统调用（打开、读取、写和关闭）提供用户接口。系统调用接口的作用就像是交换器，它将系统调用从用户空间发送到内核空间中的适当端点。

VFS 是底层文件系统的主要接口。这个组件导出一组接口，然后将它们抽象到各个文件系统，各个文件系统的行为可能差异很大。有两个针对文件系统对象的缓存（inode 和 dentry）。它们缓存最近使用过的文件系统对象。

每个文件系统实现（比如 ext2、JFS 等等）导出一组通用接口，供 VFS 使用。缓冲区缓存会缓存文件系统和相关块设备之间的请求。例如，对底层设备驱动程序的读写请求会通过缓冲区缓存来传递。这就允许在其中缓存请求，减少访问物理设备的次数，加快访问速度。以最近使用（LRU）列表的形式管理缓冲区缓存。注意，可以使用

sync

命令将缓冲区缓存中的请求发送到存储媒体（迫使所有未写的数据发送到设备驱动程序，进而发送到存储设备）。

三、LInux虚拟文件系统VFS

1. 虚拟文件系统（VFS：virtual file system）其实也可以翻译成虚拟文件系统转换（virtual filesystem switch）。可以看出来它的作用就是提供一个通用的接口来处理与Unix标准文件系统相关的所有系统调用。

VFS 作为文件系统接口的根层。VFS 记录当前支持的文件系统以及当前挂装的文件系统。

虚拟文件系统（VFS）是linux内核和具体I/O设备之间的封装的一层共通访问接口，通过这层接口，linux内核可以以统一的方式访问各种I/O设备。

虚拟文件系统本身是linux内核的一部分，是纯软件的东西，并不需要任何硬件的支持。

2. VFS其实就是通用文件操作的统一API接口，因为LINUX支持很多文件系统，他不可能为每个文件系统都设计一个API接口，这样，LINUX累，运行在LINUX上的程序更累，所以LINUX为了简化操作，就设计的通用API接口（专业术语，就是虚拟文件系统），这样程序不必关心，运行在LINUX上的是哪个文件系统，就对程序透明了，而具体的文件系统操作，有LINUXn内核完成。

2. 虚拟文件系统(VFS)是linux内核和存储设备之间的抽象层，主要有以下好处。

- 简化了应用程序的开发：应用通过统一的系统调用访问各种存储介质

- 简化了新文件系统加入内核的过程：新文件系统只要实现VFS的各个接口即可，不需要修改内核部分

3.VFS所支持的文件系统类型可以归结为以下三大类：

基于磁盘的文件系统(Ext2, Ext3等)
网络文件系统(NFS等)
特殊文件系统(proc, sysfs)

四、LInux 磁盘分区和目录(refer:
http://www.iteye.com/topic/816268)

1.分区和目录关系

Linux发行版本之间的差别很少，差别主要表现在系统管理的特色工具以及软件包管理方式的不同。目录结构基本上都是一样的。 Windows的文件结构是多个并列的树状结构，最顶部的是不同的磁盘（分区），如：C，D，E，F等。

Linux的文件结构是单个的树状结构.可以用tree进行展示。 在Ubuntu下安装tree（sudo apt-get install tree）,并可通过命令来查看。

每次安装系统的时候我们都会进行分区，Linux下磁盘分区和目录的关系如下：

– 任何一个分区都必须挂载到某个目录上。

– 目录是逻辑上的区分。分区是物理上(物理磁盘)的区分。

– 磁盘Linux分区都必须挂载到目录树中的某个具体的目录上才能进行读写操作。

– 根目录是所有Linux的文件和目录所在的地方，需要挂载上一个磁盘分区。

以下是我们可能存在的一种目录和分区关系：



Q:如何查看分区和目录及使用情况？

– fdisk查看硬盘分区表

– df：查看分区使用情况

– du: 查看文件占用空间情况

Q: 为什么要分区，如何分区？

– 可以把不同资料，分别放入不同分区中管理，降低风险。

– 大硬盘搜索范围大，效率低

– 磁盘配合只能对分区做设定

– /home /var /usr/local经常是单独分区，因为经常会操作，容易产生碎片

2.Mount挂载

Linux的目录形成一个树形结构，根目录是 /。根目录位于根文件系统中，在Linux中通常是Ext2或Ext3。而其他文件系统挂载在根文件系统的子目录下。

在 Linux 中将一个文件系统与一个存储设备关联起来的过程称为挂装（mount）。使用

mount

命令将一个文件系统附着到当前文件系统层次结构中（根）。在执行挂装时，要提供文件系统类型、文件系统和一个挂装点。

挂载的概念 ：当要使用某个设备时，例如要读取硬盘中的一个格式化好的分区、光盘或软件等设备时，必须先把这些设备对应到某个目录上，而这个目录就称为“挂载点（mount point）”，这样才可以读取这些设备，而这些对应的动作就是“挂载”。 将物理分区细节屏蔽掉。用户只有统一的逻辑概念。所有的东西都是文件。Mount命令可以实现挂载：

mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir

Q：所有的磁盘分区都必须被挂载上才能使用，那么我们机器上的硬盘分区是如何被挂载的？

A：这主要是它利用了/etc/fstab文件。每次内核加载它知道从这里开始mount文件系统。每次系统启动会根据该文件定义自动挂载。若没有被自动挂载，分区将不能使用。 如下是我的/etc/fstab的定义，主要是根据装机的分区来的：

# <file system> <mount point> <type> <options> <dump> <pass>

proc /proc proc defaults 0 0

#/dev/sda1被自动挂载到 /

UUID=cb1934d0-4b72-4bbf-9fad-885d2a8eeeb1 / ext3 relatime,errors=remount-ro 0 1

# /dev/sda5 被自动挂载到分区/home

UUID=c40f813b-bb0e-463e-aa85-5092a17c9b94 /home ext3 relatime 0 2

#/dev/sda7 被自动挂载到/work

UUID=0f918e7e-721a-41c6-af82-f92352a568af /work ext3 relatime 0 2

#分区 /dev/sda6被自动挂载到swap

UUID=2f8bdd05-6f8e-4a6b-b166-12bb52591a1f none swap sw 0 0

Q：移动硬盘如何挂载？如何挂载一个新的分区？

移动硬盘有驱动模块会自动挂载，如果有个新硬盘，要先进行分区，并通过mount命令挂载到某个文件夹。如果要自动挂载则可以修改/etc/fstab文件.