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Linux文件系統的設計

日期:2017/2/28 16:16:21   编辑:Linux教程

總論:

linux的文件系統設計非常優秀,總的來講有兩大部分,第一部分就是樹形的組織結構,第二部分就是vfs,樹形的組織結構組織了文件系統的表象,用戶很方便的使用,而vfs是文件系統的實現機理,它處於內核態,不但實現了樹形結構的mount機制,而且還提供了一個統一的接口用來訪問設備。

一、Linux文件系統概述

1、Linux文件系統組織

Linux中使用樹來組織文件系統。整個文件系統構成了一顆樹,這棵樹以/為根。整個系統有且只有這一顆文件樹。這棵樹描述了文件系統的拓撲結構,沒有任何文件系統的類型信息。

2、mount機制

linux使用mount機制擴展文件系統,使不同類型的文件系統可以掛載在系統的文件樹的任何位置。mount機制使文件樹有了類型屬性,支持了不同類型的文件系統的掛載。

如圖所示。

可以看到如果不考慮掛載點,整個文件系統就是一棵樹,如果考慮了掛載點,這棵樹原來是嫁接而成的,可以包含各種不同種類的文件系統。正如橋片擴展了總線一樣,掛載點擴展了文件樹,和擴展總線不同的是,任意目錄都可以是掛載點,但是不是任意芯片都是可以作為橋的。(網橋/交換機擴展以太網也是一樣的道理,和mount機制更加類似一些,因為你只需要插入一個多端口網卡就可以作為一個網橋了。)

3、mount機制的好處

mount可以屏蔽文件系統的類型,所有類型的文件系統共享一棵樹,但是實現卻可以不相同。用戶進程可以使用相同的系統調用接口訪問所有的文件系統,而不必在意訪問的文件是什麼類型的。mount機制使一棵文件樹得以多樣化,然而又可以向用戶屏蔽這種多樣化。這種多樣化是通過vfs實現的。

4、單棵樹組織+mount擴展

Linux的文件系統和磁盤並不綁定,文件系統就是一棵樹,是一個虛擬的概念,沒有介質,沒有容量,沒有讀寫規則,只有在掛載(mount)發生的時候,也就是具體的文件系統掛載的時候,某個掛載點才和介質建立聯系,然而此時對於文件系統來講仍然沒有容量的概念,容量僅僅是掛載於此目錄的磁盤設備的屬性,如果磁盤空間滿了,仍然可以通過在此磁盤的一個目錄上mount一個新的文件系統來解決,而新的文件系統在一塊新的磁盤上。

5、和Windows文件系統的對比

Windows顯式的分離了各種文件系統,雖然Windows在操作接口上也吸取了Unix中“一切皆文件”的思想。在接口級別,windows也使用相同的API來訪問各類文件,比如ReadFile,WriteFile等,然而在操作級別,windows卻沒有實現一致性,在操作級別,windows的文件系統主要指以磁盤為介質的文件系統,因此windows沒有必要用一棵樹包含所有的文件,而是區分成了各個盤符,然而這種方式有個弊端,那就是不易擴展,因為單個盤符限制了容量,磁盤直接和文件系統綁定。因此,Windows不以單棵樹樹來組織文件系統,windows很難用mount來擴展文件系統。

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