Linux基础之文件系统

    写这些东西之前，我始终犹豫一个问题：这些文章应该有一个怎样的定位。我不是什么高手，按照目前的情况看，也不会成为什么高手。随着工作中对Linux的接触越来越多，碰到的问题也越来越麻烦，所以觉得有必要将学过的东西做一个略微深化的总结。以下内容是各大高人的总结以及自己碰到的问题的一个综合记录，望高手斧正。

 

    问：什么是文件系统？答：文件系统指的是文件存在的物理空间。（关于文件系统的理解，可谓仁者见人，智者见智。文件系统的设计者与SA一定会说出给出不同的答案。这种纯定义类的东西，自己看看，想想就算了。死钻牛角尖，有这个必要吗？有这个必要吗？？)而文件系统记录目录与文件被称为文件结构。每一个文件系统在Linux里都被解释成由一个根目录为起点的目录树结构，Linux将这些文件系统mount到系统目录树中使用的。

 

    当前，用户遇到的最常用的文件管理系统是 ext2/ext3、ReiserFS。以下是这几种分区主要特性的汇总表。

特性	ext2	ext3	ReiserFS3.6
最大分区大小	4TB	4TB	16TB
最大文件大小	2GB-4GB	2GB-4GB	8TB
块大小	1KB-4KB	1KB-4KB	只有 4KB
日志功能	无	有	有
崩溃后重新启动	慢	快	非常快
用于恢复清除文件的工具	有	有	无
崩溃后数据的状态	良好	非常好	一般
ACL 支持	有	有	无
稳定性	优秀	良好	良好

    先说ext2/ext3，这两种文件系统支持rwx权限以及attributes，他们采用block+inode的方式存放文件。每个ext2/ext3分区都包含一个超级块，用于维护分区中文件系统上的信息，包括一组在每个超级块中唯一编号的 inode、空闲 inode 的数目以及 inode 总数、数据块总数、空闲数据块数和文件系统的状态。文件系统的状态有两种：干净（当文件处于未更改状态时）和脏（当有未写入磁盘的文件系统更改时）。超级块中的一个 inode 对应着一个文件。除文件名外，inode 包含了有关文件的所有信息，其中包括：

    地址
    类型
    大小
    所有者
    对文件数据所在块的引用
    文件最后一次修改和访问的时间戳。

可以使用以下命令查看文件的 inode编号：

    inode 只在超级块中唯一编号，且每个分区只有一个超级块，这就是硬链接无法跨越多个分区的原因。

    ext3文件系统是目前Linux平台使用最多的文件系统，原起自ext2，在其基础上加入日志功能（主要改变）。官方列举出很多特点，比如：高可用性，数据完整性，文件系统速度，数据转换和多种日志模式balabalabala。

    以下是在/etc/fstab文件引导时激活的三种不同日志模式：
    data=journal日志模式
    日志中记录包括所有改变文件系统的数据和元数据。它是三种ext3日志模式中最慢的，但它将发生错误的可能性降至最小。使用“data=journal”模式要求ext3将每个变化写入文件系统2次、写入日志1次，这将降低文件系统的总性能，但它的确是使用者最心爱的模式。由于记录了在ext3中元数据和数据更新情况，当一个系统重新启动的时候，这些日志将起作用。

 

    data=ordered日志模式
    仅记录改变文件系统的元数据，且溢出文件数据要补充到磁盘中。这是缺省的ext3日志模式。这种模式降低了在写入文件系统和写入日志之间的冗余，因此速度较快，虽然文件数据的变化情况并不被记录在日志中，但它们必须做，而且由ext3的daemon程序在与之相关的文件系统元数据变化前执行，即在记录元数据前要修改文件系统数据，这将稍微降低系统的性能（速度），然而可确保文件系统中的文件数据与相应文件系统的元数据同步。

 

    data=writeback日志模式
    仅记录改变文件系统的元数据，但根据标准文件系统，写程序仍要将文件数据的变化记录在磁盘上，以保持文件系统一致性。这是速度最快的ext3日志模式。因为它只记录元数据的变化，而不需等待与文件数据相关的更新如文件大小、目录信息等情况，对文件数据的更新与记录元数据变化可以不同步，即ext3是支持异步的日志。缺陷是当系统关闭时，更新的数据因不能被写入磁盘而出现矛盾，这一点目前尚不能很好解决。

    不同日志模式间有差别，但设置的方法一样方便。可以使用ext3文件系统指定日志模式，由/etc/fstab启动时完成。例如，选择data=writeback日志模式，可以做如下设置：
/dev/hda5 /opt ext3 data=writeback 1 0
在一般情况下，data=ordered日志模式是ext3文件系统的缺省模式。

 

    ext3日志可以保存在另外一个存储设备上，这也是一种I/O调优的手段。如下：

 

    ext2/3文件系统对某单个文件，能提供额外的属性支持，使用lsattr查看、chattr （+,-）修改，权限如下：

    A：当文件被更改时，文件的更改时间不变

    a：只能追加，不能更改文件原内容

    d：此文件在dump是被跳过

    i：文件不可改变

    j：在ext3文件系统中，此文件一定会被写入日志

    S：当文件被改动，此更动会同步写入文件系统

    测试如下：

 

    洋洋洒洒写了这么多，其实还有许多未尽之处，譬如与文件系统相关的几个命令（mount/umount、mkfs/mke2fs、fdisk、e2label等），文件（/etc/fstab等），功能（LVM、quota、raid等）未能详细说明。这些会在今后慢慢补充。结束。3Q