Linux中文件系统简介

一块新磁盘投入使用时，须要进行分区和格式化。磁盘的分区能够当作是一个“物理”的操做。而分区完成后还须要进行格式化，格式化就是将磁盘定义为合适的文件系统，以便操做系统能够理解。（通常状况下，一个分区是一个单独的文件系统，但也不必定。）

每一个文件都有数据信息，也有文件自己的属性信息（如全部者、所属的组、建立时间、权限等）。在文件系统的设定里，数据和属性是放在不一样的位置的。

通常的文件系统里都包括block（主要是存放真正的文件内容，各block有不一样的编号，从0开始编号）、inode（存放文件都放在哪些个block里，同时还有权限等属性信息）、superblock（存放文件系统已用了多少、inode编号用了多少、block用了多少等信息）。

若是一个分区太大的话，通常还会将之分红不一样的block group，每一个group里有本身的inode/block/superblock信息（每一个分区的第一个扇区都是boot sector，而一块磁盘的第一个分区放的是MBR）。

严格来讲，每个block group都包含如下6个部分：

Data Block：此部分放置的是文件的内容（而不是属性）。Linux支持每个Block能够为1k、2k或4k的大小，能够根据本身的系统的状况在格式化的时候选择不一样的block大小。每个block都有编号。

Inode Table：此部分放置的文件的属性，包括权限、几个不一样的时间、全部者、所属组、大小以及该文件所对应的block的编号。须要注意的是，每一个inode大小固定为128byte，而每一个文件都只会占用一个inode。系统在读取的时候，会先找到inode，分析权限，权限合适时，才会去找block中的数据。

一个文件只会占用一个inode。而一个文件根据内容的大小，能够放在一个block里或分放在多个block里。但一个block最多能放一个文件，也就是说，若是block的大小为4k，但文件才1k，那么该block会浪费3k的空间。

承上，一个inode为128byte，而inode每记录一个block号码须要用掉4byte。照这样计算，一个inode最多只能记录32个block号码，也就是说，文件最大只能是4k*32=128k，更况且这128byte里除了记录号码还要记录文件的属性信息。那么对于大文件，系统采用了将inode区域划分为权限区、12个直接记录区、一个间接记录区、一个双间接记录区和一个三间接记录区的方法来解决。

直接记录区就是直接写入的block号码。而间接记录区是记录了一个block号码，此block并无写文件数据，而写的也是block号码（至关于从block区域‘借’来了block看成了inode）。此时，假设当前文件系统的block大小为1k，那么此1k大小的block就能够写入1k/4byte=256笔记录，便可以再对应256个block。同理，双间接，能够再对应256*256个block，三间接能够对应256*256*256个block。这样的话，使用12个直接、1个间接、1个双间接、1个三间接，对于block大小为1k的文件系统来讲，就能最多表示16GB的文件了。

SuperBlock：存放的是该文件系统总体状况，包括block与inode的总量、未使用与已使用的量等。（SuperBlock可能并非每一个block group都有，可能就第一个block group才有）。

Filesystem Discription：是对整个文件系统的描述，包括每一个block group的开始号码、结束号码等。

block bitmap：记录的是哪些block已使用，哪些未使用。

inode bitmap：记录的是哪些inode已使用，哪些未使用。

block bitmap和inode bitmap记录都是使用或未使用的具体编号，而superblock里记录的只是一个总量和使用率等整体概念。

inode table存放的是权限等属性，而block存放的真实的数据，这两块叫作数据存放区；而inode bitmap存放的是当前这个分区里有哪些inode还未用，block bitmap里存放的是有哪些block还未用，superblock里存放的整个分区的使用状况等，故这三个区域能够叫作数据中介区。

格式化的时候，block都是从0开始编号。而且后续对文件系统的全部描述都是根据此编号进行的。在一个block group中，假设inode tabe占用了34--44这11个block，因为每一个inode是128字节，而每一个block假设是4k，那么此11个block里能够存储4k/128字节=32个inode。

df命令，即disk free，是用来查看磁盘的使用状况的，也能够列出当前系统的挂载状况；dumpe2fs（dump ext2/ext3 file system的简写）能够看出当前系统的inode、block等信息。

当新建一个目录时，系统会给该目录分配一个inode，并给该目录分配一个block。inode会记录该目录的权限等属性信息，并记录inode对应的block编号。而该block里会记录该目录下的文件信息，如文件名和文件占用的inode信息。若是文件太多，而1个block盛不下的话，系统还会自动分配多个block给目录使用。

这样的话，当咱们查找一个文件时，先找到所属目录的inode，而后找到目录的block，而后找到文件的inode，查看权限符合时，才去查找文件inode所记录的block编号，找到文件的block。须要注意的是，文件的inode里面并不记录文件名，文件名是在所属目录的block里记录的。

新建一个文件的时候，会自动分配一个inode，同时会根据文件的大小来给它分配block数量。

每一个filesystem的顶层inode编号都是2，所以，对于Linux系统中不一样的挂载点来讲，当ls -id的时候，会发现这几个目录的inode编号都是2.（具体有几个挂载点，是在安装系统时进行分区时设定的）。