linux文件系统及其层次

一、文件系统

    什么是文件系统？
    文件系统是一种存储和组织计算机数据的方法。它负责对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护，以及检索的系统。如etx3和NTFS这两种文件系统对存储空间的划分、碎片的整理及检索的实现都不同，前者常用于linux的文件系统，后者常用于windows的文件系统。
    所以，任意一种存储设备，如果想像linux文件系统一样，以树形结构查看文件，必须被格式化成某一种文件系统。所以我们会看到无论是硬盘还是闪存都会被格式化成某种文件系统（以分区为单位，当然有的分区不用来挂载文件系统，不必格式化，如存放内核的闪存分区）

    
    文件系统类型：
    磁盘文件系统：FAT、 exFAT、NTFS、HFS、HFS+、ext2、ext3、ext4、ODS-5、btrfs等

    闪存文件系统：尽管磁盘文件系统也能在闪存上使用，但闪存文件系统是闪存设备的首选，理由如下：
    擦除区块：闪存的区块在重新写入前必须先进行擦除。擦除区块会占用相当可观的时间。因此，在设备空闲的时候擦除未使用的区块有助于提高速度。
    随机访问：由于在磁盘上寻址有很大的延迟，磁盘文件系统有针对寻址的优化，以尽量避免寻址。但闪存没有寻址延迟。
    写入平衡（Wear levelling）：闪存中经常写入的区块往往容易损坏。闪存文件系统的设计可以使数据均匀地写到整个设备。
    日志文件系统具有闪存文件系统需要的特性，这类文件系统包括 JFFS2 和 YAFFS。也有为了避免日志频繁写入而导致闪存寿命衰减的非日志文件系统，如exFAT。

    网络文件系统：它是一种将远程主机上的分区（目录）经网络挂载到本地系统的一种机制。


现在有一个问题：对于每一种文件系统，上层都是通过系统调用来操作的，甚至对于同一个操作系统，转到内核代码也会相同（例如linux系统，支持多种文件系统，上层调用一个系统调用，陷入到内核里的代码是一样的），那么，操作系统是如何知道是哪种文件系统的？这里不得不说一下文件系统的层次了，也就是调用的顺序。


二、文件系统的层次

下面这张图是网上找的：


来说一下这个流程：

首先，应用程序要操作一个磁盘上的文件（如系统调用open）
接着，会通过系统调用接口（见前面的博文，glibc的接口函数，它会执行swi指令）
然后，通过上面的swi指令陷入到内核，到达VFS层（VFS层是一个中间层，它可以让open()、read()、write()等系统调用不用关心底层的存储介质和文件系统类型就可以工作，详请百度。如系统调用open陷入到内核后调用的sys_open就是属于这一层的函数）
再接着，VFS层会帮我们找到具体要操作文件所在的分区和文件系统类型
最后，是根据硬件驱动来驱动硬件来进行实际操作（硬件驱动之上还有一层，隐藏硬件驱动差异的，给它的上一层提供统一的接口）