linux系統上的文件管理

1、 inode、data block與super block

1. inode用於記錄文件的屬性與權限等信息；一個文件佔用一個inode，同時inode還記錄了該文件的data block的位置。inode的大小有12八、256字節兩種規格。

2. data  block:用於存儲文件的實際內容。塊大小爲1K、2K、4K字節三種規格。

3. super block: 記錄文件系統的總體信息，包括了inode與data block的總量、已使用量、剩餘的旦、卷標、文件系統格式等相關的信息。能夠使用tune2fs -l  Partition_Name來查看。

注意：以ext2文件系統爲例，對於128字節的inode，除了存儲文件的權限屬性等信息外，只能存12個4字節的文件指向的數據塊號碼。那對於一個大文件來呢，須要幾十上百萬個數據塊來存放文件內容。這個怎麼弄？其中inode除了12個直接的數據指向之外，還有一個間接、一個雙間接、一個三間接的記錄區。所謂間接的意思就是inode的直接指向會指向一個數據block，這個block不存數據，而是存放的文件的數據塊的號碼。對於1K大小的數據塊，能夠存儲256個指向。而256個數據區塊，能夠存儲的文件大小爲256KB；雙間接能夠存儲64MB數據，三間接能夠存儲16G大小的文件；     對於2K和4K大小以及其餘文件系統，算法不相同。但都借用了數據區塊來存放數據區塊號。

2、 文件是如何存取的

每一個文件系統在其內部劃分了多個block group，而每一個block group內又包括瞭如下幾個內容：

1. super block:   inode與數據區塊的總量，剩餘的數量，inode與數據區塊的大小，保留等信息。第一個塊組確定有超級塊，後續的塊組，有的有，有的沒有。

2. 文件系統描述： 描述區塊羣組的開始與結束的區塊，以及說明每一個區段（超級區塊、對照表、inode對照表、數據區塊）分別介於哪個區塊之間，這部分也能用dumpe2fs來查看。

3. block bitmap：用於記錄哪些block是空的，哪些是已經使用的。

4. inode bitmap:  用於記錄哪些inode是空的，哪些是已經使用的。

5. inode table：  用於存儲文件屬性以及該文件數據區塊號碼

6. data block： 用於存儲文件的實際內容。

存取文件時，先檢查用戶對目錄是否有寫和執行權限；接着系統經過inode bitmap查詢哪些inode表是空的，將新文件的屬性寫入空的inode表；根據block bitmap查找哪些data block是空的，是空的則能夠將文件內容寫入到這些block中；更新inode bitmap以及block bitmap，並更新超級塊的信息。

3、 系統如何經過路徑讀取文件內容

舉例說明，查找/etc/passwd文件

1. 先查找/的inode號碼，/的inode裏有記錄/對應的data block；

2. 在/的data block中找到etc目錄對應的inode

3.  讀取etc目錄對應的inode表中，找到etc目錄的數據塊

4. 在etc目錄的數據塊中，找到passwd文件的inode號碼

5. 讀取passwd文件的inode中數據塊指向，並將內容讀取出來。

總結： 從根目錄開始，先找inode，經過inode找到對應的數據區塊；在數據區塊中，分兩種狀況：1. 該文件是目錄，則數據區塊記錄了其下屬子目錄及文件的文件名以及對應的inode; 2. 該文件是非目錄文件，則數據區域記錄了文件的內容。   經過inode--->block--->inode--->block依次循環來讀取文件。在這個過程當中，須要檢查用戶對目錄及文件的權限。

4、 硬鏈拉與軟連接

1. 硬連接是指向同一個inode的多個文件路徑； 目錄不支持硬連接，不能跨文件系統，建立硬連接會增長inode計數。

2. 軟連接指向的是文件實際的訪問路徑，能夠跨文件系統，支持對目錄建立軟連接，刪除軟連接不會影響原文件。

5、 MBR

存儲設備的第一個扇區，也就是最前面的512字節，叫作入引導記錄

1. 主引導記錄的結構

主引導記錄只有512字節，放不了太多東西，它的主要做用是告訴計算機到硬盤的哪個位置去找操做系統。

主引導記錄由如下3個部分組成：

A. 第1-446字節：調用操做系統的機器碼

B. 第447-510字節：分區表 （Partition  table)

C. 第511-512字節：主引導記錄簽名（0X55和0XAA）

2. 分區表

硬盤分區有不少好處，考慮到每一個區能夠安裝不一樣的操做系統，主引導記錄呢須知道 將控制權轉交給哪一個區。

分區表的長度只有64字節，裏面又分紅4項，每項16字節。因此一個硬盤 最多隻能分4個一級分區，又叫做主分區。每組的記錄區主要記錄了該區段的起始與結束的柱面號碼。

每一個主分區的16個字節由如下6部分組成：

A. 第1個字節，若是爲0X80，就表示該主分區是激活分區，控制權要轉交給這個分區。4個主分區裏面只能有一個分區是激活的。

B. 第2-4字節：主分區第一個扇區的物理位置（柱面、磁頭、扇區號等）

C. 第5字節：主分區類型

D. 第6-8字節：主分區最後一個扇區的物理位置

E. 第9-12字節：該主分區第一個扇區的邏輯地址

F. 第13-16字節：主分區的扇區總數。

最後的4字節（主分區的扇區總數）決定了這個主分區的長度，也就是說，一個主分區的扇區總數最多不超過2的32次方。

若是每一個扇區爲512字節，則意味着單個分區最大不超過2TB。再考慮到扇區的邏輯地址也是32位，因此單個硬盤可利用的最大空間也不超過2TB。若是想再使用更大的硬盤，只有兩個方法：一是提升每一個扇區的字節數，二是增長扇區總數。

6、 文件名存儲在哪裏，文件的屬性存儲在哪裏

1. 目錄也是文件；

2. 文件的文件名存儲在目錄的數據塊中；

3. 文件的屬性，權限等信息存儲在inode中；