linux unix 檔案系統

幾種檔案系統的原理與對比

一、              檔案系統原理

1.         檔案系統特點

檔案系統具有以下特點：

1)        友好的使用者接口，使用者隻對檔案進行操作，而不管檔案結構和存放的實體位置。

2)        對檔案按名存取，對使用者透明。

3)        某些檔案可以被某個使用者或程序所共享。

4)        檔案系統大都使用磁盤、錄音帶、和CD光牒等大容量存儲器作為媒體，是以，可存儲大量資訊。

2.         檔案系統軟體元件

1)        與檔案管理有關的軟體；

2)        被管理的檔案；

3)        實施檔案管理的資料結構。

3.         邏輯檔案結構2種形式

1)        無結構的流式；

2)        有結構的記錄式檔案。

4.         實體結構檔案

1)        連續檔案；

2)        索引檔案；

3)        連結檔案。

5.         檔案系統提供的服務

1)        關于設定和修改使用者對檔案的存取權限的服務；

2)        關于建立健全、改變和删除目錄的服務；

3)        關于檔案共享、設定通路路徑的服務；

4)        建立、打開、讀寫、關閉，以及撤消檔案的服務。

二、              Minix檔案系

引導塊是計算機加電啟動時可由ROMBIOS自動讀入的執行代碼和資料。但并非所有盤都用作引導裝置，是以對于不用于引導的盤片，這一盤塊中可以不含代碼。但任何盤片必須要含有引導塊空間，以保持MINIX檔案系統格式的統一。如果核心檔案放在檔案系統中，那麼就可以在檔案系統所在的裝置的第一個塊（引導塊空間）存放實際的引導程式，并由它來取得和加載檔案系統中的核心映象檔案。

超級塊主要功能是給出檔案系統各個部分的大小，其中包含描叙檔案系統布局的資訊，和引導塊一樣，超級塊的大小也是固定的1024位元組。如果給出塊的大小和i節點數，我們可以很容易地算出i節點位圖的大小和存放i節點所需的快數。

i節點位圖用于說明i節點是否被使用，每個位代表一個i節點，其中第0号i節點為被使用。在記憶體的超級塊表中，有一個字段直接指向第一個空閑的i節點，當新建立的檔案需要i節點時，将第一個空閑節點配置設定出去，修改位圖中相應的位，同時将指針指向下一個空閑節點。當一個節點被釋放時，需要檢查，看這個節點是否位于目前所指向的空閑節點的前面，若是則修改指針，然後将位圖中對應的位清零。

區段位圖用于說明區段的使用情況，同樣是每個位代表一個區段，其中第0号區段未使用。區段是磁盤的一種基本配置設定機關，其大小和塊的大小一樣。使用區段的目的是，確定同一個檔案的磁盤塊位于同一個柱面上，進而提高檔案順序讀取時的性能。區段的配置設定和釋放跟i節點類似。

i節點部分存放着檔案系統中檔案和目錄名的索引節點，每個檔案或目錄名都有一個i節點。每個i節點結構中存放着對應檔案的相關資訊。

檔案中的資料是存放在磁盤塊的資料區中的，而一個檔案名則通過對應的i節點與這些資料磁盤塊相聯系，這些盤塊的号碼就存放在i節點的邏輯塊數組中。

另外，對于/dev/目錄下的裝置檔案來說，它們并不占用磁盤資料區中的資料盤塊，即它們的檔案長度是0。裝置檔案名的i節點僅用于儲存其所定義裝置的屬性和裝置号。裝置号被存放在裝置檔案i節點的邏輯塊數組0中。

三、              Linux檔案系統

1.         linux檔案系統組成

1)        虛拟檔案系統；

2)        實際檔案系統。

2.         主要檔案系統類型

1)        ext2：非日志檔案系統；

2)        ext3：日志檔案系統，metadata中記錄檔案更改資訊。

3.         檔案系統結構圖

四、              Solaris/Open Solaris檔案系統（128位，動态檔案系統，1Z= T 1T=1024G）

           傳統檔案系統                           ZFS檔案系統

五、              snapshot快照

1.         snapshot：線上快照，備份時不需要umount檔案系統，不占用整個檔案系統空間，根據實際占有量配置設定大小；

2.         fssnap：UFS，ufsdump，ufsrestore，備份時需要umount檔案系統。

六、              ZFS多優秀的地方

被稱作終極檔案系統的ZFS，相比傳統檔案系統，有許多優秀的地方：

1.         以前，檔案系統被局限于一個裝置，是以檔案系統自身會受到該裝置大小的限制。由于存在大小限制，是以建立和重新建立傳統檔案系統很耗時，有時候還很難。由于 ZFS 檔案系統不局限于特定裝置，是以可以輕松、快捷地建立。在為存儲池配置設定的空間内，ZFS 檔案系統可以自動增長。

2.         ZFS 建立在池存儲概念的基礎上。與典型檔案系統映射到實體存儲器不同，池中的所有 ZFS 檔案系統都共享該池中的可用存儲器。是以，即使檔案系統處于非活動狀态，實用程式（例如 df）報告的可用空間也會發生變化，因為池中的其他檔案系統會使用或釋放空間。

3.       ZFS 中的所有中繼資料都是動态配置設定的。其他大部分檔案系統都會預配置設定其大量中繼資料。ZFS 是事務性檔案系統。大部分檔案系統修改都捆綁到事務組中，并異步送出至磁盤，進而保證了資料的安全性和完整性。

4.         采用快照進行系統的備份和恢複。檔案系統的快照開銷很小，并且很容易在 ZFS 中建立。在大多數ZFS 環境中，快照很可能是通用的。

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本文轉自 pgmia 51CTO部落格，原文連結:http://blog.51cto.com/heyiyi/128103