05_Linux文件系统_201110180936
简要介绍linux操作系统中的文件系统
简要介绍linux操作系统中的文件系统在Linux 操作系统中，文件系统是操作系统中用于组织和管理文件和目录的重要组成部分。
Linux 支持多种不同的文件系统类型，包括常见的ext2、ext3、ext4、NTFS 等。
Linux 的文件系统采用了类Unix 的文件系统层次结构，整个文件系统被组织为一个树形结构，以根目录（/）为起点。
在该树形结构中，每个文件和目录都有一个唯一的路径名来标识它们的位置，该路径名由根目录开始逐级构建而成。
Linux 中的文件系统还有一个重要特性，即一切都是文件。
不仅文件和目录本身是文件，设备、套接字、管道等也都被当做文件来处理。
这种设计思想使得Linux 的文件系统变得非常灵活和易于管理。
此外，Linux 的文件系统还包括许多特殊的目录和文件，这些目录和文件对于系统的正常运行和管理非常重要。
其中一些重要的目录包括：- /bin：二进制文件目录，存放用户级别的命令和工具；- /boot：Linux 内核和系统引导文件的目录；- /dev：设备文件目录，包含系统中所有的设备文件；- /etc：系统配置文件目录，包含大量的配置文件；- /home：用户家目录的根目录；- /lib：共享库目录，包含系统所需的共享库；- /mnt：一般用于挂载文件系统，例如挂载U 盘等设备；- /proc：虚拟文件系统目录，包含系统运行时的进程信息和其他信息；- /root：管理员（root）的家目录；- /sbin：超级用户级别的命令和工具；- /tmp：临时文件目录，用于存放临时文件；- /usr：包含系统软件、库、文档等的目录树。
总的来说，Linux 文件系统具有良好的层次结构、灵活的设计思想和丰富的特殊目录和文件，这使得Linux 操作系统成为了一个非常强大、安全和可靠的操作系统。
简要介绍linux操作系统中的文件系统
简要介绍linux操作系统中的文件系统
Linux操作系统中的文件系统是指Linux系统中用于管理文件和目录的一种机制。
它是Linux系统中最重要的组成部分之一，也是Linux系统的核心之一。
Linux文件系统的设计是为了提供高效、可靠、安全的文件存储和管理机制。
Linux文件系统采用了一种层次化的目录结构，这种结构类似于树形结构，根目录为“/”，所有的文件和目录都是从根目录开始的。
Linux文件系统中的每个文件和目录都有一个唯一的路径名，这个路径名是由根目录开始的所有目录名和文件名组成的。
Linux文件系统中的文件和目录都有一些特殊的属性，如文件的读、写、执行权限、文件的所有者和所属组等。
这些属性可以通过命令行工具或图形界面工具来进行设置和修改。
Linux文件系统中的文件和目录可以分为两类：普通文件和特殊文件。
普通文件包括文本文件、二进制文件、脚本文件等，而特殊文件包括设备文件、管道文件、符号链接等。
设备文件是Linux文件系统中的一种特殊文件，它用于管理硬件设备，如磁盘、打印机、键盘等。
Linux文件系统中的文件和目录可以通过命令行工具或图形界面工具来进行管理。
常用的命令行工具包括ls、cd、mkdir、rm等，而常用的图形界面工具包括Nautilus、Dolphin等。
Linux操作系统中的文件系统是Linux系统中最重要的组成部分之一，它提供了高效、可靠、安全的文件存储和管理机制，为Linux 系统的稳定性和安全性提供了坚实的基础。
Linux 文件系统详解
文件系统粗略的分类：下面依次进行介绍：根文件系统根文件系统（rootfs）是内核启动时所 mount(挂载)的第一个文件系统，内核代码映像文件保存在根文件系中，而系统引导启动程序会在根文件系统挂载之后从中把一些基本的初始化脚本和服务等加载到内存中去运行。
根文件系统的根目录/下有很多子目录：虚拟文件系统从上面的分类图中我们可以知道Linux中有很多文件系统，并且是共存的。
那么在Linux中是怎么做到让一切都是文件呢？这是由于有一层虚拟文件系统软件抽象层的存在，这个软件抽象层为用户屏蔽了底层文件系统的差异，向上层提供了统一地访问接口。
如图：无论最下层的文件系统是什么，我们最上层的用户端尽管使用系统调用接口（open、write、read等）或glibc接口（fopen、fwrite、fread等）来操作就可访问文件系统里的文件，使得一切都是文件成为可能。
真文件系统真文件系统其实是实际存储设备的文件系统，挂载于EEPROM、 Nor FLASH、 NAND FLASH、 eMMC 等存储器中。
1、ext2EXT2第二代扩展文件系统（second extended filesystem，缩写为ext2），是Linux内核早期所用的文件系统，但是随着技术的发展 ext2 文件系统已经不推荐使用了。
ext2是一个非日志文件系统。
2、ext3EXT3是第三代扩展文件系统（Third extended filesystem，缩写为ext3），是一个日志文件系统。
主要特点：•高可用性：系统使用了ext3文件系统后，即使在非正常关机后，系统也不需要检查文件系统。
宕机发生后，恢复ext3文件系统的时间只要数十秒钟。
•数据完整性：ext3文件系统能够极大地提高文件系统的完整性，避免了意外宕机对文件系统的破坏。
3、ext4EXT4是第四代扩展文件系统（Fourth extended filesystem，缩写为ext4）是一个日志文件系统，是ext3文件系统的后继版本。
linux 文件系统 原理
linux 文件系统原理
Linux文件系统是指Linux操作系统中用来管理文件和目录的一种机制。
它是由文件和目录组成的层次结构，可以通过文件系统来存储、组织和访问数据。
Linux文件系统的原理涉及到文件的存储、索引、权限管理等多个方面。
首先，Linux文件系统的原理包括文件的存储方式。
在Linux 文件系统中，文件是以一种树状结构来组织和存储的。
每个文件都有一个唯一的路径来标识它的位置，而这些路径构成了整个文件系统的层次结构。
文件系统使用inode来存储文件的元数据信息，包括文件的权限、所有者、大小等。
而文件的实际内容则存储在数据块中，文件系统通过inode来索引和管理这些数据块，从而实现文件的存储和访问。
其次，Linux文件系统的原理还包括文件的权限管理。
在Linux 中，每个文件都有一套权限控制机制，包括读、写、执行等权限。
这些权限可以针对文件的所有者、所属组和其他用户进行设置，以实现对文件的访问控制。
文件系统会根据这些权限来限制用户对文件的操作，从而保护文件的安全性。
另外，Linux文件系统的原理还涉及到文件系统的挂载和管理。
在Linux中，文件系统可以通过挂载的方式来连接到操作系统中，
不同的文件系统可以通过挂载来实现对不同存储设备的访问。
同时，Linux文件系统还支持对文件系统的管理，包括格式化、扩展、检
查等操作，以确保文件系统的正常运行和稳定性。
总的来说，Linux文件系统的原理涉及到文件的存储、索引、
权限管理、挂载和管理等多个方面，它是Linux操作系统中非常重
要的一部分，为用户提供了高效、安全的文件管理机制。
简要介绍linux操作系统中的文件系统
简要介绍linux操作系统中的文件系统Linux操作系统中的文件系统是指用于组织和管理数据的一种结构化方式。
在Linux系统中，文件系统被用来存储文件、目录和其他数据，并提供对这些数据的访问和管理。
Linux操作系统中的文件系统是基于层次结构的。
文件系统的最顶层是根目录（/），所有其他文件和目录都位于根目录下。
根目录下包含了许多子目录，每个子目录又可以包含更多的子目录，形成了一个层次结构。
这种层次结构的设计使得用户可以方便地组织和管理文件和目录。
Linux操作系统支持许多不同类型的文件系统。
常见的文件系统包括Ext4、XFS、Btrfs等。
每种文件系统都有自己的特点和优势，用户可以根据自己的需求选择适合的文件系统。
例如，Ext4是Linux 系统中最常用的文件系统，它提供了高性能和稳定性；而Btrfs则是一种新型的文件系统，支持快照、压缩和数据校验等高级功能。
Linux操作系统中的文件系统还支持许多特性和功能。
例如，Linux 文件系统支持文件权限控制，可以为每个文件和目录设置不同的权限，以保护数据的安全性。
Linux操作系统中的文件系统还支持磁盘配额、磁盘挂载和磁盘格式化等功能。
用户可以通过设置磁盘配额来限制每个用户对磁盘空间的使用；通过挂载磁盘来将外部存储设备连接到文件系统中；通过格式化磁盘来清空磁盘并准备好用于存储数据。
总的来说，Linux操作系统中的文件系统是一个重要的组成部分，它为用户提供了方便的文件和目录管理功能。
通过了解文件系统的特点和功能，用户可以更好地利用Linux系统存储和管理数据。
在日常使用中，用户可以根据自己的需求选择适合的文件系统，并合理地设置文件权限和管理文件链接，以保护数据的安全性和完整性。
linux管理命令和文件系统的概述
linux管理命令和文件系统的概述Linux管理命令和文件系统的概述Linux操作系统是一个强大且灵活的开源操作系统，广泛应用于服务器和嵌入式系统。
为了有效地管理和组织文件系统，Linux提供了一系列管理命令和工具。
本文将逐步介绍这些管理命令和Linux文件系统的基本概述。
一、Linux文件系统的概述Linux文件系统是一种组织和存储文件和目录的方法。
它定义了文件和目录的命名、组织和访问方式。
Linux支持多种文件系统，包括ext2、ext3、ext4、XFS等。
这些文件系统都有不同的特性和用途，常用的是ext4文件系统。
1. 文件和目录的基本概念在Linux中，文件是数据和信息的集合，可以是文本文件、二进制文件或设备文件。
而目录则用于组织和管理文件，类似于文件夹的概念。
2. 文件系统的分层结构Linux文件系统采用分层结构，最顶层是根目录（/），下面是一系列的子目录。
这种分层结构使得文件系统的管理更加有序和灵活。
3. 文件和目录的权限控制Linux文件系统使用权限位来控制对文件和目录的访问权限，包括读（r）、写（w）和执行（x）权限。
文件和目录的权限可以分别被拥有者、所属组和其他用户控制。
4. 文件和目录的扩展属性除了基本的权限控制，Linux文件系统还支持扩展属性。
通过扩展属性，可以为文件或目录附加额外的元数据，如最后访问时间、修改时间或文件所有者等。
二、Linux管理命令的概述为了有效地管理Linux文件系统，我们需要使用一些管理命令和工具。
下面是一些常用的Linux管理命令的概述：1. ls命令ls命令用于列出文件和目录的详细信息。
通过不同的参数，ls命令可以显示文件大小、权限、所有者、修改时间等信息。
2. cd命令cd命令用于切换当前工作目录。
通过cd命令，可以进入指定的目录或返回上一级目录。
如cd /home进入/home目录。
3. pwd命令pwd命令用于显示当前工作目录的路径。
通过pwd命令，可以确认当前所在的目录位置。
Linux文件系统
文件扩展名不总是被使用或被一致的使用。如果一个文件没有扩展名，或 者它与它的扩展名不符时，可以使用file命令。 例如，找到了一个叫做saturday的文件，它没有扩展名。使用file命令，就可 以判定这个文件的类型。 file saturday
2. 目录文件 目录中包含文件或其下级子目录，然而目录也是文件。在这 个文件里记录着其中的文件和子目录的名称与它所处的地址 。当对目录中的文件进行操作时，系统在目录文件里找出与 文件名对应的地址，然后从这个地址读取文件。 只有目录文件中记录着文件的名字，文件本身的记录中是没 有文件名的。对文件名进行的更改，实际是修改目录文件中 的一条文件记录。 当移动一个文件的时候，系统就从被移动文件的目录文件中 删除该文件的信息，并将该文件的信息(文件名和地址)增加到 目标目录文件中。 当对文件进行复制时，就需要对文件的内容进行备份，并将 复制的地址增加到目标目录中。
Linux文件系统结构 文件系统结构: 文件系统结构
Linux将文件存放到逐层继承排列的子目录中，这种结构的 形状很像是一棵树，所以称为“树状结构”(tree structure)。 这个树状结构是倒挂的，它的根被置于最顶部，从根向下 延伸的是枝，每个枝向上只有一个连接，但向下可以再有 更多个枝。从这个角度看，也可以说有个“父—子”结构 ，即每个子目录都是另一个子目录的下级子目录。一个子 目录可以有多个下级子目录，但它自身只能是一个父目录 的子目录，如图所示。
1. 普通文件 普通文件是用户接触最多的。最普通的文件可算是各种各样的文 本文件——用户的日记、shell脚本等，在Linux下可用很多种方法来 编辑它；还有用户每时每刻都在使用的二进制程序，它们也是普 通文件。 普通文件的种类很多。Linux将它分为ASCII文件、C语言源文件、字 符文件和脚本文件等。 根据文件扩展名，又可将普通文件分成以下几类。 (1) 压缩的和归档的文件 ● .bz2：使用 bzip2 压缩的文件。 ● .gz：使用gzip压缩的文件。 ● .tar：使用tar(tape archive，磁带归档的简写)压缩的文件，又称 tar文件。 ● .tbz：使用tar和bzip压缩的文件。 ● .tgz：使用tar和gzip压缩的文件。 .zip：使用ZIP压缩的文件，在MS-DOS应用程序中常见。多数Linux 的压缩文件使用 gzip 压缩，因此 Linux 文件中的 .zip 归档较少见。
简要介绍linux操作系统中的文件系统
简要介绍linux操作系统中的文件系统Linux操作系统中的文件系统是操作系统中的一个重要部分，它负责管理文件的存储和组织。
Linux文件系统采用了一种层次化的结构，以便更有效地管理文件和目录。
本文将介绍Linux文件系统的基本原理和常见文件系统类型。
在Linux中，文件系统是由多个不同的目录和文件组成的层次化结构。
每个文件系统都有一个根目录，所有其他文件和目录都是在根目录下创建的。
文件系统通过使用目录和文件来组织数据，并提供了一种访问和管理这些数据的方法。
在Linux中，文件系统采用了一种类似树状结构的组织方式。
在文件系统的顶层是根目录，用“/”表示。
根目录下包含了各种子目录和文件，每个子目录又可以包含更多的子目录和文件，以此类推。
这种层次化的结构使得用户可以轻松地组织和管理文件。
在Linux中，常见的文件系统类型包括Ext2、Ext3、Ext4、XFS、Btrfs等。
其中，Ext2是最早的Linux文件系统之一，它提供了基本的文件存储和管理功能。
Ext3是Ext2的升级版本，增加了日志功能以提高文件系统的稳定性。
Ext4是Ext3的进一步改进，支持更大的文件和更快的文件系统检查。
XFS是一种高性能的日志文件系统，适用于大型文件和高性能计算环境。
Btrfs是一种新型的文件系统，支持快照、压缩和数据校验等高级功能。
不同的文件系统类型适用于不同的应用场景，用户可以根据需求选择合适的文件系统。
除了常见的文件系统类型之外，Linux还支持网络文件系统（NFS）、分布式文件系统（GFS、Lustre）等。
这些文件系统可以在不同的计算机之间共享文件和数据，为分布式系统提供了便利。
Linux文件系统是Linux操作系统中的一个重要组成部分，它负责管理文件的存储和组织。
通过层次化的结构和不同的文件系统类型，Linux文件系统提供了灵活的文件管理和高性能的存储功能。
用户可以根据需要选择适合的文件系统类型，并合理组织和管理文件，以提高系统的性能和稳定性。
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第五章 Linux文件系统 文件系统
概述
ext2和ext3文件系统
Linux虚拟文件系统
superblock inode dentry file
与进程相关的VFS数据结构
files_struct fs_struct
与文件相关的常用Shell命令
10
ext2和ext3文件系统 (1) 和 文件系统
a directory is the same as a file, but dentry is not the same as a directory. 文件的内容与inode有关，文件名与dentry有关 在路径中，包括普通文件在内，每一个部分都是目录项对象
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Superblock (1)
每个文件系统都有自己的superblock结构体
进程
• file descriptor array
8
概述 (8)
文件的物理结构与存储方式
文件的物理结构与存储介质的物理 特性有关
• 磁带、磁盘、闪存、光盘
磁盘(hard disk)的物理构造
• • • • • • Head (磁头) Mechanical arm (机械臂) Track(磁道) Cylinder(柱面) Sector(扇区) 512B Sector是磁盘存储的最小物理单位
4
1 6 11
2 7 12
3 8 13
4 9 14
5 10 15
14
创建文件(或目录 时分配 创建文件 或目录)时分配 或目录 时分配inode和block 和
创建目录
创建一个目录时，分配一个inode和至少一个block给该目录
• inode记录目录的属性，并指向block • block记录：与该目录相关的子目录或文件的inode信息
superblock结构体用来存储文件系统的相关信息
• 设备标识符、文件系统标志、数据块大小、文件系统的特殊信息、 文件系统的使用信息、超级块操作集指针
• 主分区Primary vs. 扩展分区Extension (逻辑分区 logical)
格式化(Formatting)
将分区format为操作系统能够识别和支持的文件系统类型 传统上，每个分区只能对应一个文件系统。 随着新技术的使用，一个分区可格式化后支持多个文件系 统；或者，多个分区支持一个文件系统。
文件是可以长久保存的信息形式
• 文件的存储空间是具有长久记忆特性的外部存储器(如磁盘、磁带等) • 所有需要在系统关机后仍能保留的信息都应以文件的形式存在
文件名是文件的标识
• 常见文件名命名规则：File Name + Filename Extension – *.h, *.c – Linux中，文件名可以没有后缀，不能从文件名判断文件的类型
inode
inode
记录文件的属性(大小、rwx、所有者等)以及文件放在哪个 block上
• A file can refer to as regular file, directory, device, and pipe.
inode objects exist for the full lifetime of the file
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VFS的四个主要数据结构 的四个主要数据结构
superblock
Stores information relating to a specific mounted file system
inode
Stores information relating to a specific file (metadata) 目录也是一种文件
概述 (5)
属主与权限
User, group, other read, write, and execute
表 2-3 文件和访问权限及表示
访问权限 读权限 写权限 执行权限 无权限 字符表示 r w x 含 义 可读取其内容 可修改其内容 可执行其内容 不能做相应的操作
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对文件的操作 (File Operation)
Ext2(Extended-2) 是专为Linux系统设计的一种文件系统
运行稳定，存取效率较高，可支持最大4TB磁盘分区 弱点: Ext2是一个非日志文件系统。
• 日志文件系统可以在系统发生断电或者其他系统故障时保证文件数 据的完整性。
近年来,Ext2已逐渐被Ext3取代。
• Ext3是一个基于Ext2开发的日志(journaling)文件系统。具有健全的 日志功能，可靠性很高。 • 在非正常关机后，文件系统可在数十秒钟内自行修复 • Ext3可以支持最大32TB的文件系统和最大2TB的文件。 • 目前Ext3已被许多Linux发行版作为默认安装的文件系统。
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块(block)
块(block)
块(block)由若干个相邻的扇区组成，它是对存储空间的逻 辑划分 块是分区格式化时指定的“最小存储单位”
• Sblock = 2k Ssector • 1024，2048, 4096 B
文件系统在读/写磁盘时不是以扇区为单位，而是以块为单 位的 在文件系统看来，磁盘的存储空间是由许多在逻辑上连续 的块组成的 每个块都有编号：0到n编号
dentry
Stores information related to a single component of a path 目录项是路径的一个组成部分，不是代表一个目录
file
Stores information related to files opened by a process
Note:
Ext4正处于试用阶段。
改进了支持文件和文件系统的大小。
• Ext4文件系统的容量达到1024 PB(1P=1024T)，而文件大小则可达 到16TB。
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分区与格式化
分区(Partitioning)
记录每个分区的起始和终止柱面 分区表存放在MBR(master boot recorder)中，0磁道 MBR仅最多能记录4个分区：
VFS不直接操作文件，所有对文件的实际操作都要通过 实际作用于某个介质的文件系统来完成 引入VFS的目的是为了屏蔽各种文件系统的差异
VFS对实际文件系统进行抽像，采用统一的数据结构在内 存中描述所有实际的文件系统，向用户提供一组标准的文 件操作函数。 VFS负责将标准文件操作映射到实际文件系统的操作。 正是这种抽像和映射，保证了Linux系统可以支持多种介质 的不同文件系统，使所有文件系统都具有基本相同的外部 表现
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virtual filesystem (VFS)
VFS通过一组统一的数据结构和操作函数接口实现抽象 数据结构的建立
结构体的数据由实际文件系统的相应的数据来填充 各个数据结构的对象存在于内存
操作函数
操作函数由实际的文件系统实现
VFS依据这些对象提供的信息和操作函数来完成将用户 的文件请求映射到实际文件系统的操作
文件的属性(元数据)：类型、属主、大小、创建时间 文件的内容：程序、数据、图片、视频等
3
概述 (3)
目录(directory)
文件系统采用目录来组织文件 目录好比一个文件夹，包含相关的文件。目录可包含子目录。 目录的信息是需要长久保存的，目录以文件的形式存在 A directory is a file that maintains the hierarchical structure of the filesystem cd (change directory) . .. / tree 树形目录结构
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Superblock
Superblock
文件系统所在的分区的最前面有一个启动扇区(boot sector)
• 这个扇区可以安装一个本地boot loader。(回忆：多重引导系统)
Superblock用来存放文件系统的相关信息
启动 扇区
Block group1
Block group2
Block group3
• file structure, manipulation, and protection • provides a user interface to data storage and transparently manipulates the physical data from the external drives
归纳起来，文件系统的功能包括以下几项：
管理外存的存储空间
• 实施存储空间分区、分配、回收与重组
实现文件的“按名存取”
• 按名建立、读/写、检索、修改、删除文件等操作
实现对文件的共享、保密和保护措施 提供文件访问接口
2
概述 (2)
文件(File)
文件是一组相关信息的有序集合，一般存放在外部存储器中
• In Linux, a file is a linear stream of bytes.
与进程相关的VFS数据结构
files_struct fs_struct
与文件相关的常用Shell命令
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Linux支持的部分文件系统 支持的部分文件系统
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VFS:ห้องสมุดไป่ตู้Virtual Filesystem
想一想：为什么需要VFS？
virtual filesystem (VFS)
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virtual filesystem (VFS)
Block group4
文件 系统 Block inode inode superblock 描述 bitmap bitmap table 信息
Data Block
17
第五章 Linux文件系统 文件系统
概述 ext2和ext3文件系统
Linux虚拟文件系统 superblock inode dentry file