文件系统

Linux文件系统详解(文件系统层次、分类、存储结构、存储介质、文件节点inode)

 

一、文件系统 

在LINUX系统中有一个重要的概念：一切都是文件。在UNIX系统中，把一切资源都看作是文件，包括硬件设备。UNIX系统把每个硬件都看成是一个文件，通常称为设备文件，这样用户就可以用读写文件的方式实现对硬件的访问。这样带来优势也是显而易见的：
         实现了设备无关性。
         UNIX 权限模型也是围绕文件的概念来建立的，所以对设备也就可以同样处理了。

 

每次安装系统的时候我们都会进行分区，Linux下磁盘分区和目录的关系如下：

　　任何一个分区都必须挂载到某个目录上。
　　目录是逻辑上的区分。分区是物理上的区分。
　　磁盘Linux分区都必须挂载到目录树中的某个具体的目录上才能进行读写操作。
　　根目录是所有Linux的文件和目录所在的地方，需要挂载上一个磁盘分区。

 

创建成功一个文件主要有以下四个步骤：
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。例如，内核找到i-节点号921130。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。如600、200、992，内核缓冲区的第一块数据复制到块600，第二和第三分别复制到922和600.
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。
代码具体实现过程参考：
http://blog.csdn.net/kai_ding/article/details/9206057

 

二、mount挂载

当要使用某个设备时，例如要读取硬盘中的一个格式化好的分区、光盘或软件等设备时，必须先把这些设备对应到某个目录（这个目录可以不为空，但挂载后这个目录下以前的内容将不可用），而这个目录就称为“挂载点（mount point）”，这样才可以读取这些设备，而这些对应的动作就是“挂载”。

需要理解的是：
　　linux操作系统将所有的设备都看作文件，
　　它将整个计算机的资源都整合成一个大的文件目录。
　　我们要访问存储设备中的文件，必须将文件所在的分区挂载到一个已存在的目录上，
　　然后通过访问这个目录来访问存储设备。

 

Linux启动时，第一个必须挂载的是根文件系统；若系统不能从指定设备上挂载根文件系统，则系统会出错而退出启动。之后可以自动或手动挂载其他的文件系统。因此，一个系统中可以同时存在不同的文件系统。

 

三、根文件系统（rootfs）

根文件系统首先是内核启动时所mount的第一个文件系统，内核代码映像文件保存在根文件系统中，而系统引导启动程序会在根文件系统挂载之后从中把一些基本的初始化脚本和服务等加载到内存中去运行。

 

根文件系统首先是一种文件系统，该文件系统不仅具有普通文件系统的存储数据文件的功能，但是相对于普通的文件系统，它的特殊之处在于，它是内核启动时所挂载（mount）的第一个文件系统，内核代码的映像文件保存在根文件系统中，系统引导启动程序会在根文件系统挂载之后从中把一些初始化脚本（如rcS,inittab）和服务加载到内存中去运行。我们要明白文件系统和内核是完全独立的两个部分。

 

根文件系统包含系统启动时所必须的目录和关键性的文件，以及使其他文件系统得以挂载（mount）所必要的文件。例如：

init进程的应用程序必须运行在根文件系统上；
根文件系统提供了根目录“/”；
linux挂载分区时所依赖的信息存放于根文件系统/etc/fstab这个文件中；
shell命令程序必须运行在根文件系统上，譬如ls、cd等命令；
总之：一套linux体系，只有内核本身是不能工作的，必须要rootfs（上的etc目录下的配置文件、/bin /sbin等目录下的shell命令，还有/lib目录下的库文件等···）相配合才能工作。

Linux启动时，第一个必须挂载的是根文件系统；若系统不能从指定设备上挂载根文件系统，则系统会出错而退出启动。成功之后可以自动或手动挂载其他的文件系统。因此，一个系统中可以同时存在不同的文件系统。在 Linux 中将一个文件系统与一个存储设备关联起来的过程称为挂载（mount）。使用 mount 命令将一个文件系统附着到当前文件系统层次结构中（根）。在执行挂装时，要提供文件系统类型、文件系统和一个挂装点。根文件系统被挂载到根目录下“/”上后，在根目录下就有根文件系统的各个目录，文件：/bin /sbin /mnt等，再将其他分区挂接到/mnt目录上，/mnt目录下就有这个分区的各个目录和文件。

 

浅谈linux中的根文件系统（rootfs的原理和介绍）