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linux文件系统基本常识

时间:2021-09-14    来源:IT门户网    人气:

这两天看了一本fedora 6的实践教程,下面是有关linux文件系统常识的进修条记:
1、linux文件系统分派计策:
    块分派( block allocation ) 和 扩展分派  ( extent allocation )
    块分派:磁盘上的文件块按照需要分派给文件,制止了存储空间的挥霍。但当文件扩充时,会造成文件中文件块的不持续,从而导致过多的磁盘寻道时间。
            每一次文件扩展时,块分派算法就需要写入文件块的布局信息,也就是 meta-dada 。meta-data老是与文件一起写入存储设备,改变文件的操纵要比及所有meta-data的操纵都完成后才气举办,
            因此,meta-data的操纵会明明低落整个文件系统的机能。
    扩展分派: 文件建设时,一次性分派陆续串持续的块,当文件扩展时,也一次分派许多块。meta-data在文件建设时写入,当文件巨细没有高出所有已分派文件块巨细时,就不消写入meta-data,直到需要再分派文件块的时候。
                扩展分派回收成组分派块的方法,淘汰了SCSI设备写数据的时间,在读取顺序文件时具有精采的机能,但随机读取文件时,就和块分派雷同了。
                文件块的组或块簇 ( block cluster) 的巨细是在编译时确定的。簇的巨细对文件系统的机能有很大的影响。
    注: meta-data 元信息:和文件有关的信息,好比权限、所有者以及建设、会见或变动时间等。
2、文件的记录形式
    linux文家系统利用索引节点(inode)来记录文件信息。索引节点是一种数据布局,它包括了一个文件的长度、建设及修改时间、权限、所属干系、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,每个文件或目次都与索引节点数组中的独一的元素对应。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生存在目次中,所以,目次只是将文件的名称和它的索引节点号团结在一起的一张表,目次中每一对文件名称和索引节点号称为一个毗连。
对付一个文件来说,有一个索引节点号与之对应;而对付一个索引节点号,却可以对应多个文件名。
    毗连分为软毗连和硬毗连,个中软毗连又叫标记毗连。
    硬毗连: 原文件名和毗连文件名都指向沟通的物理地点。目次不能有硬毗连;硬毗连不能跨文件系统(不能超过差异的分区),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独一的毗连时才气乐成,因此硬毗连可以防备不须要的误删除。
    软毗连: 用 ln -s 呼吁成立文件的标记毗连。标记毗连是linux非凡文件的一种,作为一个文件,它的数据是它所毗连的文件的路径名。没有防备误删除的成果。
3、文件系统范例:
  
    ext2 : 早期linux中常用的文件系统
    ext3 : ext2的进级版,带日志成果
    RAMFS : 内存文件系统,速度很快
    NFS : 网络文件系统,由SUN发现,主要用于长途文件共享
    MS-DOS : MS-DOS文件系统
    VFAT : Windows 95/98 操纵系统回收的文件系统
    FAT : Windows XP 操纵系统回收的文件系统
    NTFS : Windows NT/XP 操纵系统回收的文件系统
    HPFS : OS/2 操纵系统回收的文件系统
    PROC : 虚拟的历程文件系统
    ISO9660 : 大部门光盘所回收的文件系统
    ufsSun : OS 所回收的文件系统
    NCPFS : Novell 处事器所回收的文件系统
    SMBFS : Samba 的共享文件系统
    XFS : 由SGI开拓的先进的日志文件系统,支持超大容量文件
    JFS :IBM的AIX利用的日志文件系统
    ReiserFS : 基于均衡树布局的文件系统
    udf: 可擦写的数据光盘文件系统
4、虚拟文件系统VFS
  
    linux支持的所有文件系统称为逻辑文件系统,而linux在传统的逻辑文件系统的基本上增加料一个蓄念文件系统( Vitual File System ,VFS) 的接口层。
    虚拟文件系统(VFS) 位于文件系统的最上层,打点各类逻辑文件系统,并可以屏蔽各类逻辑文件系统之间的差别,提供统一文件和设备的会见接口。
5、文件的逻辑布局
    文件的逻辑布局可分为两大类: 字节约式的无布局文件 和 记录式的有布局文件。
    由字节约(字节序列)构成的文件是一种无布局文件或流式文件 ,不思量文件内部的逻辑布局,只是简朴地看作是一系列字节的序列,便于在文件的任意位置添加内容。
    由记录构成的文件称为记录式文件 ,记录是这种文件范例的根基信息单元,记录式文件通用于信息打点。
6、文件范例
  
    普通文件 : 凡是是流式文件
    目次文件 : 用于暗示和打点系统中的全部文件
    毗连文件 : 用于差异目次下文件的共享
    设备文件 : 包罗块设备文件和字符设备文件,块设备文件暗示磁盘文件、光盘等,字符设备文件凭据字符操纵终端、键盘等设备。
    管道(FIFO)文件 :  提供历程建通信的一种方法
    套接字(socket) 文件: 该文件范例与网络通信有关
7、文件布局: 包罗索引节点和数据
    索引节点 : 又称 I 节点,在文件系统布局中,包括有关相应文件的信息的一个记录,这些信息包罗文件权限、文件名、文件巨细、存放位置、成立日期等。文件系统中所有文件的索引节点生存在索引节点表中。
    数据  : 文件的实际内容。可以是空的,也可以很是大,而且拥有本身的布局。
8、ext2文件系统
  
    ext2文件系统的数据块巨细一般为 1024B、2048B 或 4096B
    ext2文件系统回收的索引节点(inode):
        索引节点回收了多重索引布局,主要表此刻直接指针和3个间接指针。直接指针包括12个直接指针块,它们直接指向包括文件数据的数据块,紧接在后头的3个间接指针是为了适应文件的巨细变革而设计的。
    e.g: 假设数据块巨细为1024B ,操作12个直接指针,可以生存最大为12KB的文件,当文件高出12KB时,则要操作单级间接指针,该指针指向的数据块生存有一组数据块指针,这些指针依次指向包括有实际数据的数据块,
        如果每个指针占用4B,则每个单级指针数据块可生存 1024/4=256 个数据指针,因此操作直接指针和单级间接指针可生存 1024*12+1024*256=268 KB的文件。当文件高出268KB时,再操作二级间接指针,直到利用三级间接指针。
        操作直接指针、单级间接指针、二级间接指针、三级间接指针可生存的最大文件巨细为:
            1024*12+1024*256+1024*256*256+1024*256*256*256=16843020 KB,约 16GB
        若数据块巨细为2048B,指针占4B,则最大文件巨细为: 2048*12+2048*512+2048*512*512+2048*512*512*512=268,960,792 KB 约 268GB
        若数据块巨细为4096B,指针占4B,则最大文件巨细为: 4096*12+4096*1024+4096*1024*1024+4096*1024*1024*1024=4,299,165,744 KB ,约 4TB
    注: 呼吁 tune2fs -l /dev/sda5  可查察文件系统
    ext2文件系统最大文件名长度: 255个字符
  
    ext2文件系统的缺点:
            ext2在写入文件内容的同时并没有同时写入文件meta-data,    其事情顺序是先写入文件的内容,然后等空闲时候才写入文件的meta-data。若产生意外,则文件系统就会处于纷歧致状态。
        在从头启动系统的时候,linux会启动 fsk ( file system check) 的措施,扫描整个文件系统并试图修复,但不提供担保。
9、ext3文件系统:
  
    ext3基于ext2的代码,所以磁盘名目与ext2沟通,利用沟通的元数据。
    ext2文件系统无损转化为ext3文件系统:  tune2fs  -j /dev/sda6
  
    日志块设备( Journaling block device layer,JBD)完成ext3文件系统日志成果。JBD不是ext3文件系统所特有的,它的设计方针是为了向一个块设备添加日志成果。
    当一个文件修改执行时,ext3文件系统代码将通知JBD,称为一个事务(transaction)。产生意外时,日志成果具有的重放成果,能从头执行间断的事务。
  
    日志中的3种数据模式:
        1)、data=writeback :不处理惩罚任何形式的日志数据,给用户整体上的最高机能
        2)、data=odered :只记录元数据日志,但将元数据和数据构成一个单位称为事务(transaction) 。此模式保持所句句的靠得住性与文件系统的一致性,机能远低于data=writeback模式,但比data=journal模式快
        3)、data=journal :提供完整的数据及元数据日志,所有新数据首先被写入日志,然后才被定位。意外产闹事后,日志可以被重放,将数据与元数据带回一致状态。这种模式整体机能最慢,但数据需要从磁盘读取和写入磁盘时却是3种模式中最快的。
    ext3文件系统最大文件名长度: 255个字符
    ext3文件系统的利益:可用性、数据完整性、速度、兼容性
10、ReiserFS文件系统
  
    ReiserFS文件系统是由Hans Reiser和他率领的开拓小组配合开拓的,整个文件系统完全是从新设计的,是一个很是优秀的文件系统。也是最早用于Linux的日志文件系统之一。
    ReiserFS的特点
     先进的日志机制
        ReiserFS有先进的日志(Journaling/logging)成果 机制。日志机制担保了在每个实际数据修改之前,相应的日志已经写入硬盘。文件与数据的安详性有了很大提高。
     高效的磁盘空间操作
        Reiserfs对一些小文件不分派inode。而是将这些文件打包,存放在同一个磁盘分块中。而其它文件系统则为每个小文件别离安排到一个磁盘分块中。
     奇特的搜寻方法
        ReiserFS基于快速均衡树(balanced tree)搜索,均衡树在机能上很是卓越,这是一种很是高效的算法。ReiserFS搜索大量文件时,搜索速度要比ext2快得多。Reiserfs文件系统利用B*Tree存储文件,而其它文件系统利用B+Tree树。B*Tree查询速度比B+Tree要快许多。Reiserfs在文件定位上速度很是快。
        在实际运用中,ReiserFS 在处理惩罚小于 4k 的文件时,比ext2 快 5 倍;带尾文件压缩成果(默认)的ReiserFS 比ext2文件系统多存储6%的数据。
    支持海量磁盘
        ReiserFS是一个很是优秀的文件系统,一直被用在高端UNIX系统上,可轻松打点上百G的文件系统,ReiserFS文件系统最大支持的文件系统尺寸为16TB。这很是适合企业级应用中。
    优异的机能
        由于它的高效存储和快速小文件I/O特点,利用ReiserFs文件系统的PC,在启动X窗口系统时,所花的时间要比在同一台呆板上利用ext2文件系统少1/3。别的,ReiserFS文件系统支持单个文件尺寸为4G的文件,这为大型数据库系统在linux上的应用提供了更好的选择。

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