linux檔案系統分類概括講解

linux檔案系統分為：ext2 檔案系統；reiserfs 檔案系統；ext3 檔案系統；ext2檔案系統應該說是Linux正宗的檔案系統，ext3 檔案系統：是由ext2檔案系統發展而來，reiserfs 檔案系統支援大檔案，支援反删除（undelete）。

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1、linux檔案系統配置設定政策：

塊配置設定(blockallocation)和擴充配置設定(extentallocation)：

塊配置設定：磁盤上的檔案塊根據需要配置設定給檔案，避免了存儲空間的浪費。但當檔案擴充時，會造成檔案中檔案塊的不連續，進而導緻過多的磁盤尋道時間。

每一次檔案擴充時，塊配置設定算法就需要寫入檔案塊的結構資訊，也就是meta-dada。meta-data總是與檔案一起寫入儲存設備，改變檔案的操作要等到所有meta-data的操作都完成後才能進行，是以，meta-data的操作會明顯降低整個檔案系統的性能。

擴充配置設定：檔案建立時，一次性配置設定一連串連續的塊，當檔案擴充時，也一次配置設定很多塊。meta-data在檔案建立時寫入，當檔案大小沒有超過所有已配置設定檔案塊大小時，就不用寫入meta-data，直到需要再配置設定檔案塊的時候。

擴充配置設定采用成組配置設定塊的方式，減少了SCSI裝置寫資料的時間，在讀取順序檔案時具有良好的性能，但随機讀取檔案時，就和塊配置設定類似了。

檔案塊的組或塊簇(blockcluster)的大小是在編譯時确定的。簇的大小對檔案系統的性能有很大的影響。

注：meta-data元資訊：和檔案有關的資訊，比如權限、所有者以及建立、通路或更改時間等。

2、檔案的記錄形式

linux文家系統使用索引節點(inode)來記錄檔案資訊。索引節點是一種資料結構，它包含了一個檔案的長度、建立及修改時間、權限、所屬關系、磁盤中的位置等資訊。

一個檔案系統維護了一個索引節點的數組，每個檔案或目錄都與索引節點數組中的唯一的元素對應。每個索引節點在數組中的索引号，稱為索引節點号。

linux檔案系統将檔案索引節點号和檔案名同時儲存在目錄中，是以，目錄隻是将檔案的名稱和它的索引節點号結合在一起的一張表，目錄中每一對檔案名稱和索引節點号稱為一個連接配接。

對于一個檔案來說，有一個索引節點号與之對應；而對于一個索引節點号，卻可以對應多個檔案名。

連接配接分為軟連接配接和硬連接配接，其中軟連接配接又叫符号連接配接。

硬連接配接：原檔案名和連接配接檔案名都指向相同的實體位址。目錄不能有硬連接配接；硬連接配接不能跨檔案系統(不能跨越不同的分區)，檔案在磁盤中隻有一個拷貝。

由于删除檔案要在同一個索引節點屬于唯一的連接配接時才能成功，是以硬連接配接可以防止不必要的誤删除。

軟連接配接：用ln-s指令建立檔案的符号連接配接。符号連接配接是linux特殊檔案的一種，作為一個檔案，它的資料是它所連接配接的檔案的路徑名。沒有防止誤删除的功能。

3、linux檔案系統分類：

ext2：早期linux中常用的檔案系統

ext3：ext2的更新版，帶日志功能

RAMFS：記憶體檔案系統，速度很快

NFS：網絡檔案系統，由SUN發明，主要用于遠端檔案共享

MS-DOS：MS-DOS檔案系統

VFAT：Windows95/98作業系統采用的檔案系統

FAT：WindowsXP作業系統采用的檔案系統

NTFS：WindowsNT/XP作業系統采用的檔案系統

HPFS：OS/2作業系統采用的檔案系統

PROC:虛拟的程序檔案系統

ISO9660：大部分CD光牒所采用的檔案系統

ufsSun:OS所采用的檔案系統

NCPFS：Novell伺服器所采用的檔案系統

SMBFS：Samba的共享檔案系統

XFS：由SGI開發的先進的日志檔案系統，支援超大容量檔案

JFS：IBM的AIX使用的日志檔案系統

ReiserFS:基于平衡樹結構的檔案系統

udf:可擦寫的資料CD光牒檔案系統

4、虛拟檔案系統VFS

linux支援的所有檔案系統稱為邏輯檔案系統，而linux在傳統的邏輯檔案系統的基礎上增加料一個蓄念檔案系統(VitualFileSystem,VFS)的接口層。虛拟檔案系統(VFS)位于檔案系統的最上層，管理各種邏輯檔案系統，并可以屏蔽各種邏輯檔案系統之間的差異，提供統一檔案和裝置的通路接口。

5、檔案的邏輯結構

檔案的邏輯結構可分為兩大類：位元組流式的無結構檔案和記錄式的有結構檔案。

由位元組流（位元組序列）組成的檔案是一種無結構檔案或流式檔案，不考慮檔案内部的邏輯結構，隻是簡單地看作是一系列位元組的序列，便于在檔案的任意位置添加内容。

由記錄組成的檔案稱為記錄式檔案，記錄是這種檔案類型的基本資訊機關，記錄式檔案通用于資訊管理。

6、檔案類型

普通檔案：通常是流式檔案

目錄檔案：用于表示和管理系統中的全部檔案

連接配接檔案：用于不同目錄下檔案的共享

裝置檔案：包括塊裝置檔案和字元裝置檔案，塊裝置檔案表示磁盤檔案、CD光牒等，字元裝置檔案按照字元操作終端、鍵盤等裝置。

管道(FIFO)檔案:提供程序建通信的一種方式

套接字(socket)檔案：該檔案類型與網絡通信有關

7、檔案結構：

包括索引節點和資料

索引節點：又稱I節點，在檔案系統結構中，包含有關相應檔案的資訊的一個記錄，這些資訊包括檔案權限、檔案名、檔案大小、存放位置、建立日期等。檔案系統中所有檔案的索引節點儲存在索引節點表中。

資料：檔案的實際内容。可以是空的，也可以非常大，并且擁有自己的結構。

8、ext2檔案系統

ext2檔案系統的資料塊大小一般為1024B、2048B或4096B

ext2檔案系統采用的索引節點(inode)：索引節點采用了多重索引結構，主要展現在直接指針和3個間接指針。直接指針包含12個直接指針塊，它們直接指向包含檔案資料的資料塊，緊接在後面的3個間接指針是為了适應檔案的大小變化而設計的。

e.g：假設資料塊大小為1024B，利用12個直接指針，可以儲存最大為12KB的檔案，當檔案超過12KB時，則要利用單級間接指針，該指針指向的資料塊儲存有一組資料塊指針，這些指針依次指向包含有實際資料的資料塊，假如每個指針占用4B，則每個單級指針資料塊可儲存1024/4＝256個資料指針，是以利用直接指針和單級間接指針可儲存1024*12＋1024*256＝268KB的檔案。

當檔案超過268KB時，再利用二級間接指針，直到使用三級間接指針。利用直接指針、單級間接指針、二級間接指針、三級間接指針可儲存的最大檔案大小為：1024*12+1024*256+1024*256*256+1024*256*256*256＝16843020KB，約16GB，若資料塊大小為2048B，指針占4B，則最大檔案大小為：2048*12+2048*512+2048*512*512+2048*512*512*512＝268,960,792KB約268GB

若資料塊大小為4096B，指針占4B，則最大檔案大小為：4096*12+4096*1024+4096*1024*1024+4096*1024*1024*1024＝4,299,165,744KB，約4TB

注：指令tune2fs-l/dev/sda5可檢視檔案系統，ext2檔案系統最大檔案名長度：255個字元

ext2檔案系統的缺點：

ext2在寫入檔案内容的同時并沒有同時寫入檔案meta-data，其工作順序是先寫入檔案的内容，然後等空閑時候才寫入檔案的meta-data。若發生意外，則檔案系統就會處于不一緻狀态。在重新啟動系統的時候，linux會啟動fsk(filesystemcheck)的程式，掃描整個檔案系統并試圖修複，但不提供保證。

9、ext3檔案系統：

ext3基于ext2的代碼，是以磁盤格式與ext2相同，使用相同的中繼資料。

ext2檔案系統無損轉化為ext3檔案系統：tune2fs-j/dev/sda6

日志塊裝置(Journalingblockdevicelayer,JBD)完成ext3檔案系統日志功能。JBD不是ext3檔案系統所特有的，它的設計目标是為了向一個塊裝置添加日志功能。當一個檔案修改執行時，ext3檔案系統代碼将通知JBD，稱為一個事務(transaction)。發生意外時，日志功能具有的重放功能，能重新執行中斷的事務。

日志中的3種資料模式：

1)data=writeback：不處理任何形式的日志資料，給使用者整體上的最高性能

2)data=odered：隻記錄中繼資料日志，但将中繼資料和資料組成一個單元稱為事務(transaction)。此模式保持所句句的可靠性與檔案系統的一緻性，性能遠低于data=writeback模式，但比data=journal模式快

3)data=journal：提供完整的資料及中繼資料日志，所有新資料首先被寫入日志，然後才被定位。意外發生過後，日志可以被重放，将資料與中繼資料帶回一緻狀态。這種模式整體性能最慢，但資料需要從磁盤讀取和寫入磁盤時卻是3種模式中最快的。

ext3檔案系統最大檔案名長度：255個字元

ext3檔案系統的優點：可用性、資料完整性、速度、相容性

10、ReiserFS檔案系統

ReiserFS檔案系統是由HansReiser和他上司的開發小組共同開發的，整個檔案系統完全是從頭設計的，是一個非常優秀的檔案系統。也是最早用于Linux的日志檔案系統之一。

ReiserFS的特點：先進的日志機制

ReiserFS有先進的日志(Journaling/logging)功能機制。日志機制保證了在每個實際資料修改之前，相應的日志已經寫入硬碟。檔案與資料的安全性有了很大提高。

高效的磁盤空間利用 Reiserfs對一些小檔案不配置設定inode。而是将這些檔案打包，存放在同一個磁盤分塊中。而其它檔案系統則為每個小檔案分别放置到一個磁盤分塊中。 獨特的搜尋方式。 ReiserFS基于快速平衡樹(balancedtree)搜尋，平衡樹在性能上非常卓越，這是一種非常高效的算法。ReiserFS搜尋大量檔案時，搜尋速度要比ext2快得多。Reiserfs檔案系統使用B*Tree存儲檔案，而其它檔案系統使用B+Tree樹。B*Tree查詢速度比B+Tree要快很多。Reiserfs在檔案定位上速度非常快。在實際運用中，ReiserFS在處理小于4k的檔案時，比ext2快5倍；帶尾檔案壓縮功能（預設）的ReiserFS比ext2檔案系統多存儲6%的資料。 支援海量磁盤