Linux中文件系統簡介

一塊新磁盤投入使用時，須要進行分區和格式化。磁盤的分區能夠當作是一個「物理」的操做。而分區完成後還須要進行格式化，格式化就是將磁盤定義爲合適的文件系統，以便操做系統能夠理解。（通常狀況下，一個分區是一個單獨的文件系統，但也不必定。）

每一個文件都有數據信息，也有文件自己的屬性信息（如全部者、所屬的組、建立時間、權限等）。在文件系統的設定裏，數據和屬性是放在不一樣的位置的。

通常的文件系統裏都包括block（主要是存放真正的文件內容，各block有不一樣的編號，從0開始編號）、inode（存放文件都放在哪些個block裏，同時還有權限等屬性信息）、superblock（存放文件系統已用了多少、inode編號用了多少、block用了多少等信息）。

若是一個分區太大的話，通常還會將之分紅不一樣的block group，每一個group裏有本身的inode/block/superblock信息（每一個分區的第一個扇區都是boot sector，而一塊磁盤的第一個分區放的是MBR）。

嚴格來講，每個block group都包含如下6個部分：

Data Block：此部分放置的是文件的內容（而不是屬性）。Linux支持每個Block能夠爲1k、2k或4k的大小，能夠根據本身的系統的狀況在格式化的時候選擇不一樣的block大小。每個block都有編號。

Inode Table：此部分放置的文件的屬性，包括權限、幾個不一樣的時間、全部者、所屬組、大小以及該文件所對應的block的編號。須要注意的是，每一個inode大小固定爲128byte，而每一個文件都只會佔用一個inode。系統在讀取的時候，會先找到inode，分析權限，權限合適時，纔會去找block中的數據。

一個文件只會佔用一個inode。而一個文件根據內容的大小，能夠放在一個block裏或分放在多個block裏。但一個block最多能放一個文件，也就是說，若是block的大小爲4k，但文件才1k，那麼該block會浪費3k的空間。

承上，一個inode爲128byte，而inode每記錄一個block號碼須要用掉4byte。照這樣計算，一個inode最多隻能記錄32個block號碼，也就是說，文件最大隻能是4k*32=128k，更況且這128byte裏除了記錄號碼還要記錄文件的屬性信息。那麼對於大文件，系統採用了將inode區域劃分爲權限區、12個直接記錄區、一個間接記錄區、一個雙間接記錄區和一個三間接記錄區的方法來解決。

直接記錄區就是直接寫入的block號碼。而間接記錄區是記錄了一個block號碼，此block並無寫文件數據，而寫的也是block號碼（至關於從block區域‘借’來了block看成了inode）。此時，假設當前文件系統的block大小爲1k，那麼此1k大小的block就能夠寫入1k/4byte=256筆記錄，便可以再對應256個block。同理，雙間接，能夠再對應256*256個block，三間接能夠對應256*256*256個block。這樣的話，使用12個直接、1個間接、1個雙間接、1個三間接，對於block大小爲1k的文件系統來講，就能最多表示16GB的文件了。

SuperBlock：存放的是該文件系統總體狀況，包括block與inode的總量、未使用與已使用的量等。（SuperBlock可能並非每一個block group都有，可能就第一個block group纔有）。

Filesystem Discription：是對整個文件系統的描述，包括每一個block group的開始號碼、結束號碼等。

block bitmap：記錄的是哪些block已使用，哪些未使用。

inode bitmap：記錄的是哪些inode已使用，哪些未使用。

block bitmap和inode bitmap記錄都是使用或未使用的具體編號，而superblock裏記錄的只是一個總量和使用率等整體概念。

inode table存放的是權限等屬性，而block存放的真實的數據，這兩塊叫作數據存放區；而inode bitmap存放的是當前這個分區裏有哪些inode還未用，block bitmap裏存放的是有哪些block還未用，superblock裏存放的整個分區的使用狀況等，故這三個區域能夠叫作數據中介區。

格式化的時候，block都是從0開始編號。而且後續對文件系統的全部描述都是根據此編號進行的。在一個block group中，假設inode tabe佔用了34--44這11個block，因爲每一個inode是128字節，而每一個block假設是4k，那麼此11個block裏能夠存儲4k/128字節=32個inode。

df命令，即disk free，是用來查看磁盤的使用狀況的，也能夠列出當前系統的掛載狀況；dumpe2fs（dump ext2/ext3 file system的簡寫）能夠看出當前系統的inode、block等信息。

當新建一個目錄時，系統會給該目錄分配一個inode，並給該目錄分配一個block。inode會記錄該目錄的權限等屬性信息，並記錄inode對應的block編號。而該block裏會記錄該目錄下的文件信息，如文件名和文件佔用的inode信息。若是文件太多，而1個block盛不下的話，系統還會自動分配多個block給目錄使用。

這樣的話，當咱們查找一個文件時，先找到所屬目錄的inode，而後找到目錄的block，而後找到文件的inode，查看權限符合時，纔去查找文件inode所記錄的block編號，找到文件的block。須要注意的是，文件的inode裏面並不記錄文件名，文件名是在所屬目錄的block裏記錄的。

新建一個文件的時候，會自動分配一個inode，同時會根據文件的大小來給它分配block數量。

每一個filesystem的頂層inode編號都是2，所以，對於Linux系統中不一樣的掛載點來講，當ls -id的時候，會發現這幾個目錄的inode編號都是2.（具體有幾個掛載點，是在安裝系統時進行分區時設定的）。