關(guān)于Linux文件系統(tǒng)的的簡(jiǎn)單理解和認(rèn)識(shí)

關(guān)于文件系統(tǒng)的運(yùn)作，這與操作系統(tǒng)帶的檔案數(shù)據(jù)有關(guān)。例如Linux操作系統(tǒng)的檔案權(quán)限(rwx)與文件屬性(擁有者，群組，時(shí)間參數(shù)等)。文件系統(tǒng)通常會(huì)將這兩部分的數(shù)據(jù)分別存放在不同的區(qū)塊，權(quán)限與屬性放置到inode中，至于實(shí)際數(shù)據(jù)則放置到date block區(qū)塊中，另外，還有一個(gè)超級(jí)塊區(qū)(super block)會(huì)記錄整個(gè)文件系統(tǒng)的整體信息，包含inode與block的總量，使用量，剩余量等。

每個(gè)inode與block都有編號(hào)，至于這三個(gè)數(shù)據(jù)的意義可以簡(jiǎn)單說明如下：

super block ：記錄此 filessystem的整體信息，包括inode/block的總量，使用量，剩余量，以及文件系統(tǒng)的格式與相關(guān)信息等；(#這個(gè)文件系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的是一個(gè)分區(qū)，應(yīng)該可以這樣理解)

Inode 表：記錄檔案的屬性，一個(gè)檔案占用一個(gè)inode號(hào)，同時(shí)記錄此檔案的數(shù)據(jù)所在的block號(hào)碼；

Block ：實(shí)際記錄檔案的內(nèi)容，若檔案太大時(shí)，會(huì)占用多個(gè)block。

如果當(dāng)一個(gè)分區(qū)分的容量分得比較大，所有的inode ?block superblock統(tǒng)一管理不是很方便，所以我們有在分區(qū)上存在分組的概念，把一個(gè)分區(qū)我們分成多個(gè)區(qū)塊群組，不同的區(qū)塊群組管理自身的inode ?block ?superblock號(hào)

Inode ?table (inode表格)

(格式化分區(qū)的時(shí)候inode的數(shù)量和大小128bytes就已經(jīng)固定)

數(shù)據(jù)內(nèi)容：

該文件的權(quán)限(rwx)；

該文件的擁有者與群組；

該文件的容量；

該文件建立或狀態(tài)改變的時(shí)間(ctime)；

最近一次的讀取時(shí)間(atime)；

最近修改的時(shí)間(mtime)；

文件特定的標(biāo)志(SUID SGID STICK)

該文件真正內(nèi)容的指向(指向block)

Inode表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，表前面為文件的元數(shù)據(jù)基本信息,后面就是數(shù)據(jù)指向，如果文件太大有400M，分區(qū)的block大小假如為4K，由于inode表的容量有限128字節(jié)，不可能有那邊多的空間指針指向數(shù)據(jù)的block，通常情況下，一個(gè)inode表有12個(gè)直接數(shù)據(jù)指向，再就是間接指向，兩間接指向，三間接指向

直接數(shù)據(jù)指向：一個(gè)指向只能指向一個(gè)block，所以12個(gè)直接指向只能代表48K的數(shù)據(jù)；

間接指向：間接指向指向一個(gè)block，該block上有1024的直接指向可以指向block，故一個(gè)間接指向可以表示4M的數(shù)據(jù)；

兩重間接指向：相當(dāng)與開始指向一個(gè)block有1024個(gè)間接指向指向block，每個(gè)block又有1024個(gè)直接指向數(shù)據(jù)塊，所以可以表示：4K*1024*1024=4G；

三重間接指向：通過以上推理，一個(gè)三重間接指向可以代表 4T的數(shù)據(jù)；

# 由于inode的表容量有限，所以導(dǎo)致每個(gè)inode的表示的空間是有上限的，也就導(dǎo)致不同文件系統(tǒng)的單個(gè)分區(qū)容量也有上限.

superblock超級(jí)區(qū)塊

Superblock是記錄整個(gè)filesysytem相關(guān)信息的地方,沒有Superblock,就沒有文件系統(tǒng),它記錄的信息主要有:

Block和inode的總量;

未使用與已使用的block/inode數(shù)量；

Block與inode的大小(block為1 2 4 K ,inode為128bytes)

文件系統(tǒng)的掛載時(shí)間，最近一次寫入數(shù)據(jù)的時(shí)間，最近一次檢驗(yàn)磁盤的時(shí)間等文件系統(tǒng)的相關(guān)信息；

一個(gè)valid bit數(shù)值，若此文件系統(tǒng)已被掛載，則valib bit為0，若未被掛載，則valid bit為1

注意：dumpe2fs可以查看相關(guān)信息。superblock超級(jí)區(qū)塊可能在不同的群組上存在，其它的superblock超級(jí)區(qū)塊為備份的超級(jí)區(qū)塊。

文件系統(tǒng)描述說明

這個(gè)區(qū)段可以描述每個(gè)block group的開始與結(jié)束的block，以及說明每非區(qū)段分別存儲(chǔ)與哪一個(gè)block號(hào)碼之間。

Block bitmap(區(qū)塊對(duì)照表)

如果你想要新增文件時(shí)總會(huì)用到block，但是需要使用哪一個(gè)block來記錄呢？怎么知道哪些block是空的呢？從block bitmap中我們可以知道哪些block是空的，當(dāng)刪除一些數(shù)據(jù)，block bitmap表會(huì)記錄block的標(biāo)志位未使用，下次有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，就可以覆蓋此處的block。

dumpe2fs /dev/sda1 ?來看看超級(jí)塊中的數(shù)據(jù)信息

(好像只有ext系列的文件系統(tǒng)才可以使用本工具，請(qǐng)不在要xfs文件系統(tǒng)上使用該命令)

[root@love681 ~]# dumpe2fs ?/dev/sda1

dumpe2fs 1.41.12 (17-May-2010)

Filesystem volume name:

Last mounted on: ?????????/boot#分區(qū)掛載點(diǎn)

Filesystem UUID: ?????????0ae2a047-9dd6-4bb1-a284-818f971865ea

Filesystem magic number: ?0xEF53

Filesystem revision #: ???1 (dynamic)

Filesystem features: ?????has_journal ext_attr resize_inode dir_index filetype needs_recovery extent flex_bg sparse_super huge_file uninit_bg dir_nlink extra_isize

Filesystem flags: ????????signed_directory_hash

Default mount options: ???user_xattr acl

Filesystem state: ????????clean

Errors behavior: ?????????Continue

Filesystem OS type: ??????Linux

Inode count: ?????????????51200#inode數(shù)量

Block count: ?????????????204800# block數(shù)量

Reserved block count: ????10240

Free blocks: ?????????????160134#空閑的block數(shù)量

Free inodes: ?????????????51162#空閑的是inode數(shù)量

First block: ?????????????1

Block size: ??????????????1024#block單元大小為1K

Fragment size: ???????????1024

Reserved GDT blocks: ?????256

Blocks per group: ????????8192#一個(gè)群組中block的數(shù)量

Fragments per group: ?????8192

Inodes per group: ????????2048#一個(gè)群組中inode的數(shù)量

Inode blocks per group: ??256

Flex block group size: ???16

Filesystem created: ??????Fri Jul 22 15:51:06 2016

Last mount time: ?????????Mon Jul 25 11:28:22 2016

Last write time: ?????????Mon Jul 25 11:28:22 2016

Mount count: ?????????????6

Maximum mount count: ?????-1

Last checked: ????????????Fri Jul 22 15:51:06 2016

Check interval: ??????????0 ()

Lifetime writes: ?????????43 MB

Reserved blocks uid: ?????0 (user root)

Reserved blocks gid: ?????0 (group root)

First inode: ?????????????11

Inode size:128#inode單位大小128個(gè)字節(jié)

Journal inode: ???????????8

Default directory hash: ??half_md4

Directory Hash Seed: ?????9e14b616-ea5a-4fa3-b9ea-5c1ef844f87d

Journal backup: ??????????inode blocks

Journal features: ????????(none)

Journal size: ????????????4096k

Journal length: ??????????4096

Journal sequence: ????????0x0000001b

Journal start: ???????????0

Group 0: (Blocks 1-8192) [ITABLE_ZEROED]

Checksum 0x5827, unused inodes 2010

Primary superblock at 1, Group descriptors at 2-2#超級(jí)塊的位置，群組描述符的位置

Reserved GDT?blocks at 3-258 ?#

Block bitmap at 259 (+258), Inode bitmap at 275 (+274)#區(qū)塊對(duì)應(yīng)表位置，inode對(duì)應(yīng)表的位置

Inode table at 291-546 (+290)#inode表的位置

3785 free blocks, 2010 free inodes, 6 directories, 2010 unused inodes

Free blocks: 4408-8192

Free inodes: 39-2048

Group 1: (Blocks 8193-16384) [INODE_UNINIT, ITABLE_ZEROED]

Checksum 0xa798, unused inodes 2048

Backup superblock at 8193, Group descriptors at 8194-8194

Reserved GDT blocks at 8195-8450

Block bitmap at 260 (+4294959363), Inode bitmap at 276 (+4294959379)

Inode table at 547-802 (+4294959650)

390 free blocks, 2048 free inodes, 0 directories, 2048 unused inodes

Free blocks: 15995-16384

Free inodes: 2049-4096

目錄的存儲(chǔ)方式

在ext文件系統(tǒng)中，當(dāng)新建一個(gè)目錄，ext系統(tǒng)會(huì)分配一個(gè)inode與至少一塊block給該目錄，其中inode記錄該目錄的相關(guān)權(quán)限與屬性，并記錄分配到的那塊block號(hào)碼，而block則是記錄在這個(gè)目錄下的文件名和該文件名占用inode的號(hào)碼數(shù)據(jù)，就如下：

Inode number

文件名

654789

1.txt

654790

2.txt

654800

3.txt

普通文件存儲(chǔ)的方式：

在ext文件系統(tǒng)中，新建一個(gè)普通文件時(shí)，ext文件系統(tǒng)會(huì)分配一個(gè)inode與相對(duì)于該文件大小的block數(shù)量給該文件。例如：該文件的大小為100Kbytes，假如一個(gè)block大小為4kbytes，這inode需要記錄25個(gè)block與之對(duì)應(yīng)，為什么是25個(gè)，由于inode有12個(gè)直接指向，合計(jì)48kbytes，設(shè)置于的使用一個(gè)間接指向block，由該block存儲(chǔ)剩余的文件。

目錄樹的讀取

以上我們大概可以了解到，inode表中并不記錄文件名與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，inode表記錄文件的基本屬性和block指向，指向的block中記錄文件名和inode的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

由于目錄樹是又根目錄開始的，因此新系統(tǒng)透過掛載的信息可以找到掛載點(diǎn)的inode號(hào)碼(通常一個(gè)filesysytem的最頂層是inode號(hào)碼由2號(hào)開始的，其實(shí)不知道是從2號(hào)開始的)，因此只要讀取到根的inode內(nèi)容，就可以讀取到該inode對(duì)應(yīng)的block的數(shù)據(jù)，可以找到該目錄下文件會(huì)目錄對(duì)應(yīng)inode的對(duì)相應(yīng)關(guān)系。

舉例說明：

如果我們想要讀取/etc/passed這個(gè)文件的內(nèi)容，系統(tǒng)是如何讀取的呢？

[root@wCentos7 ~]# ll -di /etc/ ?/etc/passwd /

128 dr-xr-xr-x. ?18 root root 4096 Jul 21 11:34 /

134313217 drwxr-xr-x. 129 root root 8192 Jul 30 12:53 /etc/

136822215 -rw-r--r--. ??1 root root 2525 Jul 30 10:44 /etc/passwd

如上圖，在我的實(shí)驗(yàn)的電腦上 /的indoe號(hào)是128，etc目錄的inode號(hào)是13431327，文件passed inode號(hào)是136822215，我們來看看數(shù)據(jù)的讀取過程：

1.通過掛載點(diǎn)獲得 /的inode號(hào)為128，(其實(shí)到底是通過說明方法獲取到/的inode現(xiàn)在確實(shí)不了解)，讀取128 inode的數(shù)據(jù)內(nèi)容，讀取到對(duì)于執(zhí)行程序的用戶root權(quán)限時(shí) (r-x),就可以去讀取inode對(duì)應(yīng)的block的信息；

2./ 的block記錄的是該目錄下所有的文件名稱與之inode的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在block中找到etc/與之對(duì)應(yīng)的inode號(hào)13431327，則再去找13431327 ?inode號(hào)碼；

3.Etc/的inode號(hào)找到并且讀取數(shù)據(jù)內(nèi)容 讀取權(quán)限為(rwx)，即可讀取到block指向數(shù)據(jù)，程序執(zhí)行者再去讀取block的數(shù)據(jù)內(nèi)容；讀取到passwd對(duì)應(yīng)的inode號(hào)碼為136822215，進(jìn)而 去查找136822215 inode表；

4.passwd的inode號(hào)136822215，讀取inode表中的數(shù)據(jù)，由于是管理員，有足夠的權(quán)限可以繼續(xù)訪問，進(jìn)而讀取到block的指向，我們讀取block的數(shù)據(jù)內(nèi)容，即可讀取出passwd的內(nèi)容。

以上只是一個(gè)大概的過程，雖然不是很精確，但還是有助于我們理解ext的文件系統(tǒng)，又上述的理論只是我們可以做做一下總結(jié)：

1.ext文件系統(tǒng)為什么當(dāng)個(gè)分區(qū)有分區(qū)大小限制，是由于本身的inode表大小有限，存儲(chǔ)的block指向是有數(shù)量上限的；

2.ext文件系統(tǒng)中，刪除數(shù)據(jù)，其實(shí)只是在inode表中清除block指向指針，在相應(yīng)的block bitmap中標(biāo)記該block為未使用狀態(tài)，等到下次有數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ)的時(shí)候，把數(shù)據(jù)填充至編輯為未使用的block地方；

3.一個(gè)Ext文件系統(tǒng)中inode號(hào)是唯一的，

4.Ext文件系統(tǒng)查找實(shí)際查找數(shù)據(jù)是以inode號(hào)為準(zhǔn)，inode表中不記錄文件名，但是會(huì)記錄block的指向，block中記錄實(shí)際的數(shù)據(jù)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的linux文件系统只有几k,关于Linux文件系统的的简单理解和认识的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。