建设银行网站连不上,成都网站快照优化公司,陕西省建设厅网站,1688关键词怎么优化文件系统 文件系统构成虚拟文件系统文件的使用文件的存储连续存储非连续空间存放方式链表方式索引方式 Linux文件的实现方式 空闲分区的管理文件系统结构目录的存储软链接和硬链接 文件系统构成
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Linux的设计哲学有一点很重要:一切皆文件,不仅仅是普通的文件和目录,就连块设备,管道,socket都属于文件的范畴 Linux会为每个文件分配两个数据结构:索引节点和目录项
索引节点:inode,记录文件的元信息,比如inode编号,文件大小,访问权限,创建时间,数据在磁盘中的位置,同样是文件的唯一标识,索引节点同样占据磁盘空间目录项:也就是dentry,记录文件名字,索引节点指针以及与其他目录项之间的层级关系,多个目录项关联起来,形成目录结构.与索引节点不同的是,目录项内核维护,不存放在磁盘,而是缓存在内存中
索引节点唯一标识文件,目录项记录文件的名字,实际上目录项与索引节点之间的关系是多对一的,硬链接的实现就是多个目录项中的索引节点指向同一个inode节点,目录不是目录项,目录是一个文件(inode),目录项的inode指针要么指向目录,要么指向文件 磁盘进行格式化时,会划分三个区域,分别是超级块,索引节点区和数据块区
超级块:存储文件系统的详细信息,比如块大小,块个数以及空闲块索引节点区,存储索引节点数据块,存储文件或者目录数据
上述区进入内存的时机是不同的,全部放入的话内存压力过大,加载进内存的时机如下
超级块:文件系统挂载时装载索引节点区:当文件访问时进入
虚拟文件系统
文件系统种类众多,操作系统希望对用户提供一个同一的接口,引入了虚拟文件系统这个中间层 VFS定义了一组所有文件系统都支持的数据结构和标准接口,这样程序员不需要了解文件系统的工作原理,只需要了解VFS提供的接口即可 linux提供的文件系统主要有以下三类
磁盘文件系统 :直接把数据存储在磁盘中,比如ext2/3/4 等内存文件系统:文件系统的数据占用内存空间,代表有/proc,/sys(都是存放内核的统计数据和配置等信息),读写这类文件,实际上读取的是内核中的相关数据网络的文件系统:访问其他计算机的文件系统,比如NFS等
文件系统需要挂载之后才能使用,比如Linux启动时,会把文件系统挂载在根目录下
文件的使用
用户使用文件的方式如下 打开文件后,操作系统为每个进程维护一个打开文件表,文件表中的每一项为文件描述符,中间的内容如下
文件指针:跟踪上次读写位置,对打开文件的某个进程来说是唯一的文件打开计数器:文件关闭时,操作系统必须重用打开文件条目(否则存储压力过大),多个进程打开同一个文件,因此需要记录最后一个关闭的进程,最后一个关闭才删除文件磁盘位置:文件操作修改数据,信息保存在内存中和,避免每个操作都是裸IO访问权限:每个进程打开文件都有一个访问模式,以便操作系统允许或者拒绝后续的IO请求
文件的存储
文件的存储有以下两种方案:连续存储和非连续存储
连续存储
文件存放在磁盘连续的空间中,指定起始块位置和长度即可存储和访问文件,缺点磁盘空间碎片(外部碎片)和文件长度不易扩展的缺点
非连续空间存放方式
链表方式
链表方式存放的是离散的文件块,这样存放可以消除磁盘碎片,同时文件的长度可以动态扩展,根据实现方式的不同,链表方式还可以分为隐式连接和显示连接两种
隐式链接:文件头包含第一块和最后一块,每个文件快包含下一个文件块(很像自己实现的带头尾指针的链表)显示链接:将数据块指针显式的存放在内存的链表中,这样的表格称为FAT
索引方式
索引方式是为每个文件创建一个索引数据块,里面放的是指向文件数据块的指针列表 当一个索引数据块存放不了索引时,有如下两种解决方式 上图的方式就是多级索引的雏形了,不过上面是二级索引
优点:
文件创建,增大,缩小很方便不会有碎片问题支持顺序读写的随机读写
Linux文件的实现方式 根据文件的大小,存放的方式有所变化
如果存放文件所需的数据块小于 10 块则采用直接查找的方式如果存放文件所需的数据块超过 10 块则采用一级间接索引方式如果前面两种方式都不够存放大文件则采用二级间接索引方式如果二级间接索引也不够存放大文件这采用三级间接索引方式
那个索引节点inode包含13个指针,10个直接指向数据块的,第11个指向一级索引的,第12个指向二级索引的,第13个指向三级索引的
空闲分区的管理
磁盘的空闲分区也需要进行管理,几种常见的管理方式如下
空闲表法:为所有的空闲空间建立一张表,表内容为空闲区的第一个块号和空闲区块的个数,如果空闲区比较多的情况下,表的开销巨大空闲链表法:使用链表的方式管理空闲空间,每个空闲的块中有下一个指针指向空闲块位图法:位图利用二进制来表示磁盘中一个盘块的使用情况,值为0表示对应的盘块空闲,值为1表示对应的盘块已分配,linux系统即是采用位图的方式进行磁盘空间的管理,不仅是空闲磁盘空间的管理,还有inode空闲区间的管理
文件系统结构
Linux使用位图的方式管理空闲空间,用户创建新文件时,Linux通过inode的位图找到空闲可用的inode,进行分配,存储数据时,通过块的位图找到空闲的块并分配,一个页的位图最多能表示128Mb的数据,远远小于文件的大小,Linux提出了一个块组的概念
目录的存储
Linux将目录存储成了文件,甚至可以使用vim打开,普通的文件保存的是文件数据,目录文件保存的是目录中一项一项的文件信息
软链接和硬链接
硬链接和软链接用于提供文件共享使用功能,实现方式不相同 硬链接是多个文件目录项中的索引节点指向同一个inode,由于inode无法跨越文件系统,所以硬链接无法跨域文件系统,并且仅当所有硬链接和源文件被删除时,源文件才会被真正的删除 软链接相当于重新创建了一个文件,这个文件的inode独立,不过这个文件的内容是另一个文件的路径,因此软练可以跨越文件系统.
