Linux文件系统的归纳总结

类型

• 索引式文件系统（EXT2 3 4, XFS），即inode + block的模式， inode里面存储了block的地址；

• 闪存一般是FAT格式，无inode，类似链表结构，存数据之余会指向下个数据块，容易出现内存碎片，需要碎片整理；

• 文件系统其他格式细分（cat /proc/filesystems可查看目前已加载的系统类型）

  1. 传统文件系统：ext2 minix fat
  2. 日志式文件系统：ext3 ext4 xfs windowsNTFS
  3. 网格文件系统：nfs smbfs

索引式文件系统结构

• block：xfs的block基础大小为4kb，支撑最大单一文件2tb；单一block只放一个文件的数据

• inode table：记录文件属性（文件权限归属等）& 文件数据所存放的block地址，inode大小固定为128bytes，xfs可改为256；

• superblock：记录整个文件系统元数据，有多少inode（即最多有多少文件）、多少block & 他们的使用情况

• block bitmap & inode bitmap：帮助寻找那些block和inode是未被使用的

• 数据存放区域：block & inode table；中介资料（metadata）：superblock & bitmap

日志文件系统新增文件流程

• 第一步确定用户对于新增文件是否有w & x权限，有才能完成新增操作；

• 确认有权限后，日志区域记录“开始新增的操作记录”；

• 根据bitmap找合适的inode和block，开始正式写入数据（inode写入文件权限等元数据，block塞实际数据和超出12个block地址的额外地址）；

• 完成写入后，更新bitmap表示已占用，再跟新superblock，最后在日志区域写入“已完成”。

软链接、硬链接的inode关系

• 硬：共用一个inode，inode的连接数+1，删除原文件不影响新文件；

• 软：会新增inode，删除原文件后新文件也不可用

目录 & 文件

• 目录会分配给目录一个inode、至少一个block，inode仅记录权限和属性等metadata，block则记录目录下的具体文件的inode和文件名称（也可能是子目录）；

• 文件则会被直接分配一个inode和若干block，block根据文件大小决定，若文件100KB的话需要25个blocks存储数据，但因为inode仅够记录12个block地址，所以还需要一个额外的block记录区块号码，共计26个block

文件系统的运作

• 所有数据需从磁盘(disk)加载到内存(memory)后才可被cpu处理，编辑过程中处理完的数据有需要写回disk，基于disk读写很慢，所以会耗时很久；

• linux使用异步处理提升效率

  1. 系统加载一个文件到memory后，若文件未被变更过，则文件设为clean；若文件数据经cpu处理变化了，则标记为dirty文件;
  2. 上述动作都在memory中操作，速度较快。系统会不定时把memory中的dirty文件写回disk，保持memory和disk数据一致性（也可用sync强制写入disk）；
  3. 系统会把常用文件数据放在主存储器的缓冲区，加速文件系统读写，因此物理内存可能被会被耗光，可手动sync释放部分内存，正常关机也会唤起sync

• 挂载点：lsblk或者df -hT可查看

XFS介绍

• CentOS 7开始使用该文件系统，原ext对于文件格式化，采用了预先规划 inode block metadata的量，不支持动态配置这会使得格式化时很耗时；
• xfs几乎具备了ext全部功能，但更适合高容量磁盘；
• xfs具体文件系统结构
  1. 资料区data section：包括了ext的inode，block & superblock；
  2. 日志区log section：记录文件系统的变化；
  3. 实时运作区realtime section：文件被创建时，xfs会找若干extent区块，将文件放入。等分配完毕后，再写入data section的inode和block里

开机自启动

• 挂载：/etc/fstab

  1. 根目录时必须挂载的，且要先于其他挂载点完成；

  2. 该文件cat后获得第一列是磁盘装置文件名，第二列是挂载点（比如/apprun），第三列是文件系统类型;

• 服务

  1. vim /etc/rc.d/rc.local，该目录是可写入启动或使用一堆脚本内容；
  2. chkconfig: 写脚本xxx.sh，放置于/etc/init.d/，然后执行chkconfig --add /etc/init.d/xxx.sh，最后重启server --> init 6
  3. systemctl: 使用systemctl enable xxx.service即可，需新建文件/usr/lib/systemd/system/xxx.service