linux系統(tǒng)上的文件管理-創(chuàng)新互聯(lián)

一、 inode、data block與super block

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1. inode用于記錄文件的屬性與權(quán)限等信息；一個(gè)文件占用一個(gè)inode，同時(shí)inode還記錄了該文件的data block的位置。inode的大小有128、256字節(jié)兩種規(guī)格。

2. data? block:用于存儲(chǔ)文件的實(shí)際內(nèi)容。塊大小為1K、2K、4K字節(jié)三種規(guī)格。

3. super block: 記錄文件系統(tǒng)的整體信息，包括了inode與data block的總量、已使用量、剩余的旦、卷標(biāo)、文件系統(tǒng)格式等相關(guān)的信息?？梢允褂胻une2fs -l? Partition_Name來(lái)查看。

注意：以ext2文件系統(tǒng)為例，對(duì)于128字節(jié)的inode，除了存儲(chǔ)文件的權(quán)限屬性等信息外，只能存12個(gè)4字節(jié)的文件指向的數(shù)據(jù)塊號(hào)碼。那對(duì)于一個(gè)大文件來(lái)呢，需要幾十上百萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)塊來(lái)存放文件內(nèi)容。這個(gè)怎么弄？其中inode除了12個(gè)直接的數(shù)據(jù)指向以外，還有一個(gè)間接、一個(gè)雙間接、一個(gè)三間接的記錄區(qū)。所謂間接的意思就是inode的直接指向會(huì)指向一個(gè)數(shù)據(jù)block，這個(gè)block不存數(shù)據(jù)，而是存放的文件的數(shù)據(jù)塊的號(hào)碼。對(duì)于1K大小的數(shù)據(jù)塊，可以存儲(chǔ)256個(gè)指向。而256個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊，可以存儲(chǔ)的文件大小為256KB；雙間接可以存儲(chǔ)64MB數(shù)據(jù)，三間接可以存儲(chǔ)16G大小的文件；???? 對(duì)于2K和4K大小以及其他文件系統(tǒng)，算法不相同。但都借用了數(shù)據(jù)區(qū)塊來(lái)存放數(shù)據(jù)區(qū)塊號(hào)。

二、 文件是如何存取的

每個(gè)文件系統(tǒng)在其內(nèi)部劃分了多個(gè)block group，而每個(gè)block group內(nèi)又包括了以下幾個(gè)內(nèi)容：

1. super block:?? inode與數(shù)據(jù)區(qū)塊的總量，剩余的數(shù)量，inode與數(shù)據(jù)區(qū)塊的大小，保留等信息。第一個(gè)塊組肯定有超級(jí)塊，后續(xù)的塊組，有的有，有的沒有。

2. 文件系統(tǒng)描述： 描述區(qū)塊群組的開始與結(jié)束的區(qū)塊，以及說(shuō)明每個(gè)區(qū)段（超級(jí)區(qū)塊、對(duì)照表、inode對(duì)照表、數(shù)據(jù)區(qū)塊）分別介于哪一個(gè)區(qū)塊之間，這部分也能用dumpe2fs來(lái)查看。

3. block bitmap：用于記錄哪些block是空的，哪些是已經(jīng)使用的。

4. inode bitmap:? 用于記錄哪些inode是空的，哪些是已經(jīng)使用的。

5. inode table：? 用于存儲(chǔ)文件屬性以及該文件數(shù)據(jù)區(qū)塊號(hào)碼

6. data block： 用于存儲(chǔ)文件的實(shí)際內(nèi)容。

存取文件時(shí)，先檢查用戶對(duì)目錄是否有寫和執(zhí)行權(quán)限；接著系統(tǒng)通過(guò)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(jù)block bitmap查找哪些data block是空的，是空的則可以將文件內(nèi)容寫入到這些block中；更新inode bitmap以及block bitmap，并更新超級(jí)塊的信息。

三、 系統(tǒng)如何通過(guò)路徑讀取文件內(nèi)容

舉例說(shuō)明，查找/etc/passwd文件

1. 先查找/的inode號(hào)碼，/的inode里有記錄/對(duì)應(yīng)的data block；

2. 在/的data block中找到etc目錄對(duì)應(yīng)的inode

3.? 讀取etc目錄對(duì)應(yīng)的inode表中，找到etc目錄的數(shù)據(jù)塊

4. 在etc目錄的數(shù)據(jù)塊中，找到passwd文件的inode號(hào)碼

5. 讀取passwd文件的inode中數(shù)據(jù)塊指向，并將內(nèi)容讀取出來(lái)。

總結(jié)： 從根目錄開始，先找inode，通過(guò)inode找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)塊；在數(shù)據(jù)區(qū)塊中，分兩種情況：1. 該文件是目錄，則數(shù)據(jù)區(qū)塊記錄了其下屬子目錄及文件的文件名以及對(duì)應(yīng)的inode; 2. 該文件是非目錄文件，則數(shù)據(jù)區(qū)域記錄了文件的內(nèi)容。?? 通過(guò)inode--->block--->inode--->block依次循環(huán)來(lái)讀取文件。在這個(gè)過(guò)程中，需要檢查用戶對(duì)目錄及文件的權(quán)限。

四、 硬鏈拉與軟鏈接

1. 硬鏈接是指向同一個(gè)inode的多個(gè)文件路徑； 目錄不支持硬鏈接，不能跨文件系統(tǒng)，創(chuàng)建硬鏈接會(huì)增加inode計(jì)數(shù)。

2. 軟鏈接指向的是文件實(shí)際的訪問(wèn)路徑，可以跨文件系統(tǒng)，支持對(duì)目錄創(chuàng)建軟鏈接，刪除軟鏈接不會(huì)影響原文件。

五、 MBR

存儲(chǔ)設(shè)備的第一個(gè)扇區(qū)，也就是最前面的512字節(jié)，叫做入引導(dǎo)記錄

1. 主引導(dǎo)記錄的結(jié)構(gòu)

主引導(dǎo)記錄只有512字節(jié)，放不了太多東西，它的主要作用是告訴計(jì)算機(jī)到硬盤的哪一個(gè)位置去找操作系統(tǒng)。

主引導(dǎo)記錄由以下3個(gè)部分組成：

A. 第1-446字節(jié)：調(diào)用操作系統(tǒng)的機(jī)器碼

B. 第447-510字節(jié)：分區(qū)表 （Partition? table)

C. 第511-512字節(jié)：主引導(dǎo)記錄簽名（0X55和0XAA）

2. 分區(qū)表

硬盤分區(qū)有很多好處，考慮到每個(gè)區(qū)可以安裝不同的操作系統(tǒng)，主引導(dǎo)記錄呢須知道 將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給哪個(gè)區(qū)。

分區(qū)表的長(zhǎng)度只有64字節(jié)，里面又分成4項(xiàng)，每項(xiàng)16字節(jié)。所以一個(gè)硬盤 最多只能分4個(gè)一級(jí)分區(qū)，又叫作主分區(qū)。每組的記錄區(qū)主要記錄了該區(qū)段的起始與結(jié)束的柱面號(hào)碼。

每個(gè)主分區(qū)的16個(gè)字節(jié)由以下6部分組成：

A. 第1個(gè)字節(jié)，如果為0X80，就表示該主分區(qū)是激活分區(qū)，控制權(quán)要轉(zhuǎn)交給這個(gè)分區(qū)。4個(gè)主分區(qū)里面只能有一個(gè)分區(qū)是激活的。

B. 第2-4字節(jié)：主分區(qū)第一個(gè)扇區(qū)的物理位置（柱面、磁頭、扇區(qū)號(hào)等）

C. 第5字節(jié)：主分區(qū)類型

D. 第6-8字節(jié)：主分區(qū)最后一個(gè)扇區(qū)的物理位置

E. 第9-12字節(jié)：該主分區(qū)第一個(gè)扇區(qū)的邏輯地址

F. 第13-16字節(jié)：主分區(qū)的扇區(qū)總數(shù)。

最后的4字節(jié)（主分區(qū)的扇區(qū)總數(shù)）決定了這個(gè)主分區(qū)的長(zhǎng)度，也就是說(shuō)，一個(gè)主分區(qū)的扇區(qū)總數(shù)最多不超過(guò)2的32次方。

如果每個(gè)扇區(qū)為512字節(jié)，則意味著單個(gè)分區(qū)大不超過(guò)2TB。再考慮到扇區(qū)的邏輯地址也是32位，所以單個(gè)硬盤可利用的大空間也不超過(guò)2TB。如果想再使用更大的硬盤，只有兩個(gè)方法：一是提高每個(gè)扇區(qū)的字節(jié)數(shù)，二是增加扇區(qū)總數(shù)。

六、 文件名存儲(chǔ)在哪里，文件的屬性存儲(chǔ)在哪里

1. 目錄也是文件；

2. 文件的文件名存儲(chǔ)在目錄的數(shù)據(jù)塊中；

3. 文件的屬性，權(quán)限等信息存儲(chǔ)在inode中；

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