文件系统

 

硬盘是低速设备，其读写单位是扇区，为了避免频繁访问硬盘，操作系统不会有了一扇区数据就去读
写一次磁盘，往往等数据积攒到“足够大小”时才一次性访问硬盘，这足够大小的数据就是块，硬盘读写
单位是扇区，因此一个块是由多个扇区组成的，块大小是扇区大小的整数倍。在 Windows 中，块被称为
簇，比如在 Windows 中格式化分区时，若选择文件系统类型为 FAT32，我们还可以选择多种不同大小的
簇，有 4KB、 32KB 等。

当文件体积大于 1 个块时，文件肯定被拆分成多个块来存储，那么问题来了，这多个块该如何
组织到一起？
有两种方式，

第一种，是在一个块的尾部，标记下一个块的地址。问题是，需要顺序访问

 

 

 

第二种，是采用目录索引的方式。

 

 

 如果文件太大，而目录不能太长（访问变慢），怎么办呢？

答案是多级目录。

Linux的文件系统借鉴了 inode 结构，同样是一个文件具有一个 inode， 一个磁盘所具有的inode的数目是固定的，文件数量有最大值的。

 

 

 inode 的数量等于文件的数量，为方便管理，分区中所有文件的 inode 通过一个大表格来维护，此表格
称为 inode_table，在计算机中表格都可以用数组来表示，因此 inode_table 本质上就是 inode 数组，数组元素
的下标便是文件 inode 的编号。

在 Linux 中，目录和文件都用 inode 来表示 。那么如何区分普通文件Inode和目录呢。答案是，标记文件类型

 

 

 

有了目录项后，通过文件名找文件实体数据块的流程是，
（1）在目录中找到文件名所在的目录项。
（2）从目录项中获取 inode 编号。
（3）用 inode 编号作为 inode 数组的索引下标，找到 inode。
（4）从该 inode 中获取数据块的地址，读取数据块。 

 

文件类型可以有很多种

 

 

下一个问题，inode 数组在哪里？大小是多少？

我们需要在某个固定地方去获取文件系统元信息的配置，这个地方就
是超级块，超级块是保存文件系统元信息的元信息。

超级块是文件系统元信息的“配置文件”，它是在为分区创建文件系统时
创建的，所有有关文件系统元信息的配置都在超级块中，因此超级块的位置和
大小不能再被“配置”了，必须是固定的，它被固定存储在各分区的第 2 个扇
区，通常是占用一个扇区的大小，具体大小与实际文件系统类型为准。

 

用inode位图来管理 inode 的使用情况。

空闲块也是有限的，因此空闲块的使用情况也需要被跟踪，所以也要为这些空闲块准备位图。

每个分区都有自己的根目录，根目录的地址同样是固定的。

整体来看是这样：

 磁盘存储：

RAID 独立磁盘冗余阵列 

简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。

 

RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能。但是不提供数据冗余。

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RAID 1通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据。当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能。RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的

 

 

RAID 4， 一块多的磁盘，存奇偶效验信息。

 

 

 

 RAID5把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上