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LINUX文件系统详解 linux系统文件格式详解

2010-06-29 02:02:28

一、物理磁盘到文件系统
文件系统是用来存储文件内容、文件属性、和目录。这些类型的数据如何存储在磁盘块上的呢?unix/linux使用了一个简单的方法。如图所示.
它将磁盘块分为三个部分:
1)        超级块,文件系统中第一个块被称为超级块。这个块存放文件系统本身的结构信息。比如,超级块记录了每个区域的大小,超级块也存放未被使用的磁盘块的信息。
2)        I-切点表。超级块的下一个部分就是i-节点表,第个文件都有一些属性,如文件的大小、文件所有者、和创建时间等,这些性质被记录在一个称为i-节点的结构中。所有i-节点都有相同的大小,并且i-节点表是这些结构的一个列表,文件系统中每个文件在该表中都有一个i-节点。
3)        数据区。文件系统的第3个部分是数据区。文件的内容保存在这个区域。磁盘上所有块的大小都一样。如果文件包含了超过一个块的内容,则文件内容会存放在多个磁盘块中。一个较大的文件很容易分布上千个独产的磁盘块中,至于文件系统是如何跟踪这些磁盘块的,在第四节再讲。
 
二、创建一个文件的过程
 
我们现在知道文件的内容和属性是分开存放的,那么又是如何管理它们的呢。现在我们以创建一个文件为例来讲解。在命令行输入命令:
$ who > userlist
当完成这个命令时。文件系统中增加了一个存放命令who输出内容的新文件,那么这整个过程到底是怎么回事呢?
 
文件有属性和内容,内核将文件内容存放在数据区,文件属性存放在i-节点,文件名存放在目录。图2显示了创建一个文件的例子,假如这个新文件要3 个存储块来存放内容。

四个步骤如下:
 
1)        存储属性 也就是文件属性的存储,内核先找到一块空的i-节点。图2中。内核找到i-节点号47。内核把文件的信息记录其中。如文件的大小、文件所有者、和创建时间等
2)        存储数据 即文件内容的存储,由于该文件需要3个数据块。因此内核从自由块的列表中找到3个自由块。图2中分别为627200992,内核缓冲区的第一块数据复制到块627,第二和第三分别复制到200992.
3)        记录分配情况,数据保存到了三个数据块中。所以必须要记录起来,以后再找到正确的数据。分配情况记录在文件的i-节点中的磁盘序号列表里。这3个编号分别放在最开始的3个位置。
4)        添加文件名到目录,新文件的名字是userlist 内核将文件的入口(47,userlist)添加到目录文件里。文件名和i-节点号之间的对应关系将文件名和文件和文件的内容属性连接起来,找到文件名就找到文件的i-节点号,通过i-节点号就能找到文件的属性和内容。
 
三、创建一个目录的过程
 
前面说了创建一个文件的大概过程,那么创建一个目录时又是怎么回事呢?
我们知道,目录其实也是文件,只是它的内容比较特殊:包含文件名字列表,列表一般包含两个部分:i-节点号和文件名。所以它的创建过程和文件创建过程一样,只是第二步写的内容不同。一个目录创建时至少包括两个链接:“.”,“..
我们可以通过系统命令来查看目录的内容:


上图的结果是文件名和对应的i-节点号,其中“.”表示是当前目录。而“..”是当前目录的父目录。但也有特殊情况:我们查看要目录的情况:
[[email protected] ~]# ls -i1a /
      2 .
      2 ..
  98305 .autofsck
1310721 backup
我们发现“.”和“..”都指向i-节点2.实际上当用mkfs创建一个文件系统时,mkfs会将根目录的父目录指向自己
 
[!--empirenews.page--]分页标题[/!--empirenews.page--]四、理解链接
 
五、如果有大文件如何实现
 
我们在第二节已经知道。文件内容的分配情况是必须记录在i-节点的磁盘序号列表里的。但是i-节点只包含一个最多含有13个项的分配链表,如果分配的数据块超过13个块时怎么办?
 
Linux用到一个间接块来解决此问题.比如我们要记录14个块的编号,可以把前面10个记录在i-节点的磁盘序号列表里。另外4个编号放在一个数据块中。在i-节点的第11项里记录存放编号的数据块的指针,通过这个指针就能找到余下的4个数据块的编号,这个用来存放编号的数据就叫间接块。道理就和某些货物放在架上而把剩下的放在仓库里,并打个标签记下在仓库中具体位置的编号一样。
 
但当间接块也存满了时我们还可以再开第二个间接块,甚至345。。。更多额外块。但内核并不会把这些块记录在文件的i-节点的第1213项里。而是开辟一个新的块的来存放这些间接块的列表,并在i-节点的第12项存放这一新额外块的编号。这存放着那个存储着第234、及后继额外块的编号的块的编号,这个块称为二级间接块.
 
同理当二级间接块饱和时还可以开辟第三级。