linux文件物理結構

A. linux操作系統文件的物理結構是什麼結構

一個磁碟容量的大小（即它的物理結構)由柱面、磁軌數、扇區數組成

B. linux操作系統文件的物理結構是什麼結構

Linux操作系統的文件的物理結構是索引結構

C. linux文件系統基礎知識

linux文件系統基礎知識匯總

1、linux文件系統分配策略

塊分配( block allocation ) 和 擴展分配 ( extent allocation )

塊分配：磁碟上的文件塊根據需要分配給文件，避免了存儲空間的浪費。但當文件擴充時，會造成文件中文件塊的不連續，從而導致過多的磁碟尋道時間。

每一次文件擴展時，塊分配演算法就需要寫入文件塊的結構信息，也就是 meta-dada 。meta-data總是與文件一起寫入存儲設備，改變文件的操作要等到所有meta-data的操作都完成後才能進行，

因此，meta-data的操作會明顯降低整個文件系統的性能。

擴展分配： 文件創建時，一次性分配一連串連續的塊，當文件擴展時，也一次分配很多塊。meta-data在文件創建時寫入，當文件大小沒有超過所有已分配文件塊大小時，就不用寫入meta-data，直到需要再分配文件塊的時候。

擴展分配採用成組分配塊的方式，減少了SCSI設備寫數據的時間，在讀取順序文件時具有良好的性能，但隨機讀取文件時，就和塊分配類似了。

文件塊的組或塊簇 ( block cluster) 的大小是在編譯時確定的。簇的大小對文件系統的性能有很大的影響。

註： meta-data 元信息：和文件有關的信息，比如許可權、所有者以及創建、訪問或更改時間等。

2、文件的記錄形式

linux文家系統使用索引節點(inode)來記錄文件信息。索引節點是一種數據結構，它包含了一個文件的長度、創建及修改時間、許可權、所屬關系、磁碟中的位置等信息。

一個文件系統維護了一個索引節點的數組，每個文件或目錄都與索引節點數組中的唯一的元素對應。每個索引節點在數組中的索引號，稱為索引節點號。

linux文件系統將文件索引節點號和文件名同時保存在目錄中，所以，目錄只是將文件的名稱和它的索引節點號結合在一起的一張表，目錄中每一對文件名稱和索引節點號稱為一個連接。

對於一個文件來說，有一個索引節點號與之對應;而對於一個索引節點號，卻可以對應多個文件名。

連接分為軟連接和硬連接，其中軟連接又叫符號連接。

硬連接： 原文件名和連接文件名都指向相同的物理地址。目錄不能有硬連接;硬連接不能跨文件系統(不能跨越不同的分區)，文件在磁碟中只有一個拷貝。

由於刪除文件要在同一個索引節點屬於唯一的連接時才能成功，因此硬連接可以防止不必要的誤刪除。

軟連接： 用 ln -s 命令建立文件的符號連接。符號連接是linux特殊文件的.一種，作為一個文件，它的數據是它所連接的文件的路徑名。沒有防止誤刪除的功能。

3、文件系統類型：

ext2 ： 早期linux中常用的文件系統

ext3 ： ext2的升級版，帶日誌功能

RAMFS ： 內存文件系統，速度很快

NFS ： 網路文件系統，由SUN發明，主要用於遠程文件共享

MS-DOS ： MS-DOS文件系統

VFAT ： Windows 95/98 操作系統採用的文件系統

FAT ： Windows XP 操作系統採用的文件系統

NTFS ： Windows NT/XP 操作系統採用的文件系統

HPFS ： OS/2 操作系統採用的文件系統

PROC : 虛擬的進程文件系統

ISO9660 ： 大部分光碟所採用的文件系統

ufsSun : OS 所採用的文件系統

NCPFS ： Novell 伺服器所採用的文件系統

SMBFS ： Samba 的共享文件系統

XFS ： 由SGI開發的先進的日誌文件系統，支持超大容量文件

JFS ：IBM的AIX使用的日誌文件系統

ReiserFS : 基於平衡樹結構的文件系統

udf: 可擦寫的數據光碟文件系統

4、虛擬文件系統VFS

linux支持的所有文件系統稱為邏輯文件系統，而linux在傳統的邏輯文件系統的基礎上增加料一個蓄念文件系統( Vitual File System ,VFS) 的介面層。

虛擬文件系統(VFS) 位於文件系統的最上層，管理各種邏輯文件系統，並可以屏蔽各種邏輯文件系統之間的差異，提供統一文件和設備的訪問介面。

5、文件的邏輯結構

文件的邏輯結構可分為兩大類： 位元組流式的無結構文件 和 記錄式的有結構文件。

由位元組流(位元組序列)組成的文件是一種無結構文件或流式文件 ，不考慮文件內部的邏輯結構，只是簡單地看作是一系列位元組的序列，便於在文件的任意位置添加內容。

由記錄組成的文件稱為記錄式文件 ，記錄是這種文件類型的基本信息單位，記錄式文件通用於信息管理。

6、文件類型

普通文件 ： 通常是流式文件

目錄文件 ： 用於表示和管理系統中的全部文件

連接文件 ： 用於不同目錄下文件的共享

設備文件 ： 包括塊設備文件和字元設備文件，塊設備文件表示磁碟文件、光碟等，字元設備文件按照字元操作終端、鍵盤等設備。

管道(FIFO)文件 : 提供進程建通信的一種方式

套接字(socket) 文件： 該文件類型與網路通信有關

7、文件結構： 包括索引節點和數據

索引節點 ： 又稱 I 節點，在文件系統結構中，包含有關相應文件的信息的一個記錄，這些信息包括文件許可權、文件名、文件大小、存放位置、建立日期等。文件系統中所有文件的索引節點保存在索引節點表中。

數據 ： 文件的實際內容。可以是空的，也可以非常大，並且擁有自己的結構。

8、ext2文件系統

ext2文件系統的數據塊大小一般為 1024B、2048B 或 4096B

ext2文件系統採用的索引節點(inode)：

索引節點採用了多重索引結構，主要體現在直接指針和3個間接指針。直接指針包含12個直接指針塊，它們直接指向包含文件數據的數據塊，緊接在後面的3個間接指針是為了適應文件的大小變化而設計的。

e.g： 假設數據塊大小為1024B ，利用12個直接指針，可以保存最大為12KB的文件，當文件超過12KB時，則要利用單級間接指針，該指針指向的數據塊保存有一組數據塊指針，這些指針依次指向包含有實際數據的數據塊，

假如每個指針佔用4B，則每個單級指針數據塊可保存 1024/4=256 個數據指針，因此利用直接指針和單級間接指針可保存 1024*12+1024*256=268 KB的文件。當文件超過268KB時，再利用二級間接指針，直到使用三級間接指針。

利用直接指針、單級間接指針、二級間接指針、三級間接指針可保存的最大文件大小為：

1024*12+1024*256+1024*256*256+1024*256*256*256=16843020 KB，約 16GB

若數據塊大小為2048B，指針佔4B，則最大文件大小為： 2048*12+2048*512+2048*512*512+2048*512*512*512=268,960,792 KB 約 268GB

若數據塊大小為4096B，指針佔4B，則最大文件大小為： 4096*12+4096*1024+4096*1024*1024+4096*1024*1024*1024=4,299,165,744 KB ，約 4TB

註： 命令 tune2fs -l /dev/sda5 可查看文件系統

ext2文件系統最大文件名長度： 255個字元

ext2文件系統的缺點：

ext2在寫入文件內容的同時並沒有同時寫入文件meta-data， 其工作順序是先寫入文件的內容，然後等空閑時候才寫入文件的meta-data。若發生意外，則文件系統就會處於不一致狀態。

在重新啟動系統的時候，linux會啟動 fsk ( file system check) 的程序，掃描整個文件系統並試圖修復，但不提供保證。

9、ext3文件系統：

ext3基於ext2的代碼，所以磁碟格式與ext2相同，使用相同的元數據。

ext2文件系統無損轉化為ext3文件系統： tune2fs -j /dev/sda6

日誌塊設備( Journaling block device layer,JBD)完成ext3文件系統日誌功能。JBD不是ext3文件系統所特有的，它的設計目標是為了向一個塊設備添加日誌功能。

當一個文件修改執行時，ext3文件系統代碼將通知JBD，稱為一個事務(transaction)。發生意外時，日誌功能具有的重放功能，能重新執行中斷的事務。

日誌中的3種數據模式：

1)、data=writeback ：不處理任何形式的日誌數據，給用戶整體上的最高性能

2)、data=odered ：只記錄元數據日誌，但將元數據和數據組成一個單元稱為事務(transaction) 。此模式保持所句句的可靠性與文件系統的一致性，性能遠低於data=writeback模式，但比data=journal模式快

3)、data=journal ：提供完整的數據及元數據日誌，所有新數據首先被寫入日誌，然後才被定位。意外發生過後，日誌可以被重放，將數據與元數據帶回一致狀態。這種模式整體性能最慢，但數據需要從磁碟讀取和寫入磁碟時卻是3種模式中最快的。

ext3文件系統最大文件名長度： 255個字元

ext3文件系統的優點：可用性、數據完整性、速度、兼容性

10、ReiserFS文件系統

ReiserFS文件系統是由Hans Reiser和他領導的開發小組共同開發的，整個文件系統完全是從頭設計的，是一個非常優秀的文件系統。也是最早用於Linux的日誌文件系統之一。

ReiserFS的特點

先進的日誌機制

ReiserFS有先進的日誌(Journaling/logging)功能 機制。日誌機制保證了在每個實際數據修改之前，相應的日誌已經寫入硬碟。文件與數據的安全性有了很大提高。

高效的磁碟空間利用

Reiserfs對一些小文件不分配inode。而是將這些文件打包，存放在同一個磁碟分塊中。而其它文件系統則為每個小文件分別放置到一個磁碟分塊中。

獨特的搜尋方式

ReiserFS基於快速平衡樹(balanced tree)搜索，平衡樹在性能上非常卓越，這是一種非常高效的演算法。ReiserFS搜索大量文件時，搜索速度要比ext2快得多。Reiserfs文件 系統使用B*Tree存儲文件，而其它文件系統使用B+Tree樹。B*Tree查詢速度比B+Tree要快很多。Reiserfs在文件定位上速度非常 快。

在實際運用中，ReiserFS 在處理小於 4k 的文件時，比ext2 快 5 倍;帶尾文件壓縮功能(默認)的ReiserFS 比ext2文件系統多存儲6%的數據。

支持海量磁碟

ReiserFS是一個非常優秀的文件系統，一直被用在高端UNIX系統上，可輕松管理上百G的文件系統，ReiserFS文件系統最大支持的文件系統尺寸為16TB。這非常適合企業級應用中。

優異的性能

由於它的高效存儲和快速小文件I/O特點，使用ReiserFs文件系統的PC，在啟動X窗口系統時，所花的時間要比在同一台機器上使用ext2文 件系統少1/3。另外，ReiserFS文件系統支持單個文件尺寸為4G的文件，這為大型資料庫系統在linux上的應用提供了更好的選擇。

D. Linux文件組織結構是什麼

一切從「/」開始

在Linux系統中，目錄、字元設備、塊設備、套接字、列印機等都被抽象成了文件，即劉遄老師所一直強調的「Linux系統中一切都是文件」。既然平時我們打交道的都是文件，那麼又應該如何找到它們呢？在Windows操作系統中，想要找到一個文件，我們要依次進入該文件所在的磁碟分區（假設這里是D盤），然後在進入該分區下的具體目錄，最終找到這個文件。但是在Linux系統中並不存在C/D/E/F等盤符，Linux系統中的一切文件都是從「根（/）」目錄開始的，並按照文件系統層次化標准（FHS）採用樹形結構來存放文件，以及定義了常見目錄的用途。另外，Linux系統中的文件和目錄名稱是嚴格區分大小寫的。例如，root、rOOt、Root、rooT均代表不同的目錄，並且文件名稱中不得包含斜杠（/）。Linux系統中的文件存儲結構如圖6-1所示。

前文提到的FHS是根據以往無數Linux系統用戶和開發者的經驗而總結出來的，是用戶在Linux系統中存儲文件時需要遵守的規則，用於指導我們應該把文件保存到什麼位置，以及告訴用戶應該在何處找到所需的文件。但是，FHS對於用戶來講只能算是一種道德上的約束，有些用戶就是懶得遵守，依然會把文件到處亂放，有些甚至從來沒有聽說過它。這里並不是號召各位讀者去譴責他們，而是建議大家要靈活運用所學的知識，千萬不要認准這個FHS協定只講死道理，不然吃虧的可就是自己了。《Linux就該這么學》一起學習linux, 在Linux系統中，最常見的目錄以及所對應的存放內容如表所示。

Linux系統中常見的目錄名稱以及相應內容

目錄名稱 應放置文件的內容

/boot 開機所需文件—內核、開機菜單以及所需配置文件等

/dev 以文件形式存放任何設備與介面

/etc 配置文件

/home 用戶主目錄

/bin 存放單用戶模式下還可以操作的命令

/lib 開機時用到的函數庫，以及/bin與/sbin下面的命令要調用的函數

/sbin 開機過程中需要的命令

/media 用於掛載設備文件的目錄

/opt 放置第三方的軟體

/root 系統管理員的家目錄

/srv 一些網路服務的數據文件目錄

/tmp 任何人均可使用的「共享」臨時目錄

/proc 虛擬文件系統，例如系統內核、進程、外部設備及網路狀態等

/usr/local 用戶自行安裝的軟體

/usr/sbin Linux系統開機時不會使用到的軟體/命令/腳本

/usr/share 幫助與說明文件，也可放置共享文件

/var 主要存放經常變化的文件，如日誌

/lost+found 當文件系統發生錯誤時，將一些丟失的文件片段存放在這里

E. 簡述Linux 文件系統通過i 節點把文件的邏輯結構和物理結構轉換的工作過程

Linux 通過i 節點表將文件的邏輯結構和物理結構進行轉換。i 節點是一個64 位元組長的表，表中包含了文件的相關信息，其中有文件的大小、文件所有者、文件的存取許可方式以及文件的類型等重要信息。在i 節點表中最重要 的內容是磁碟地址表 。在磁碟地址表中有13 個塊號，文件將以塊號在磁碟地址表中出現的順序依次讀取相應的塊。Linux 文件系統通過把i 節點和文件名進行 連接，當需要讀取該文件時，文件系統在當前目錄表中查找該文件名對應的項，由此得到該文件相對應的i 節點號，通過該i 節點的磁碟地址表把分散存放的文件物 理塊連接成文件的邏輯結構。---以上內容均來自傳智播客社區，對話框可以直接領取相關內容解析。

F. Linux裡面文件系統有哪些

Linux系統是現在非常受歡迎的操作系統，在Linux之中，一切都是文件，因為有很多操作都是依靠文件系統才可以完成的，而且文件系統可以滿足用戶正常的使用，那麼Linux中常見的文件系統有哪些?為大家介紹一下。
總體來說，在Linux之中，系統能夠支持的文件系統要比Windows系統多很多，達到數十種，所以說Linux系統也是非常出色的操作系統。Linux中常見的文件系統介紹：
1、Ext3：是一款日誌文件系統，能夠在系統異常的情況下避免文件系統資料丟失，並且能夠修復數據的不一致以及錯誤，同時，當硬碟容量較大的時候，所需要的修復時間也會增長，無法保證百分之百資料不會丟失，將整體磁碟的每個寫入動作細節預先記錄，避免發生異常的時候可追蹤到被中斷的部分，嘗試修補。
2、Ext4：是上一個的改進版本，是RHEL
6系統中的默認文件管理系統，支持存儲容量達到了1EB，同時還能夠無限多的子目錄，另外文件系統能夠批量分配block塊，從而極大地提高了讀寫效率。
3、XFS：是一個高性能的日誌文件系統，而且是RHEL
7中默認的文件管理系統，優勢就是在於發生意外可以快速回復可能被破壞的文件，強大的日誌功能只需要花費較低的計算和存儲性能，最大支持存儲容量18EB，幾乎滿足多種需求。

G. Linux通過i節點表將文件的邏輯結構和物理結構進行轉換

i 節點是一個64位元組長的表，表中包含了文件的相關信息，其中有文件的大小、文件所有者、文件的存取許可方式以及文件的類型等重要信息。在i節點表中最重要 的內容是磁碟地址表。在磁碟地址表中有13個塊號，文件將以塊號在磁碟地址表中出現的順序依次讀取相應的塊。Linux文件系統通過把i節點和文件名進行 連接，當需要讀取該文件時，文件系統在當前目錄表中查找該文件名對應的項，由此得到該文件相對應的i節點號，通過該i節點的磁碟地址表把分散存放的文件物 理塊連接成文件的邏輯結構。

H. linux的文件系統採用的是哪一種目錄結構有什麼優點

目錄結構及主要內容 「/」根目錄部分有以下子目錄：/usr 目錄包含所有的命令、程序庫、文檔和其它文件。這些文件在正常操作中不會被改變的。這個目錄也包含你的Linux發行版本的主要的應用程序，譬如，Netscape。/var 目錄包含在正常操作中被改變的文件：假離線文件、記錄文件、加鎖文件、臨時文件和頁格式化文件等。/home 目錄包含用戶的文件：參數設置文件、個性化文件、文檔、數據、EMAIL、緩存數據等。這個目錄在系統省級時應該保留。/proc 目錄整個包含虛幻的文件。它們實際上並不存在磁碟上，也不佔用任何空間。（用ls –l 可以顯示它們的大小）當查看這些文件時，實際上是在訪問存在內存中的信息，這些信息用於訪問系統/bin 系統啟動時需要的執行文件（二進制），這些文件可以被普通用戶使用。/sbin 系統執行文件（二進制），這些文件不打算被普通用戶使用。（普通用戶仍然可以使用它們，但要指定目錄。）/etc 操作系統的配置文件目錄。/root 系統管理員（也叫超級用戶或根用戶）的Home目錄。/dev 設備文件目錄。LINUX下設備被當成文件，這樣一來硬體被抽象化，便於讀寫、網路共享以及需要臨時裝載到文件系統中。正常情況下，設備會有一個獨立的子目 錄。這些設備的內容會出現在獨立的子目錄下。LINUX沒有所謂的驅動符。/lib 根文件系統目錄下程序和核心模塊的共享庫。/boot 用於自舉載入程序（LILO或GRUB）的文件。當計算機啟動時（如果有多個操作系統，有可能允許你選擇啟動哪一個操作系統），這些文件首先被裝載。這個目錄也會包含LINUX核（壓縮文件vmlinuz），但LINUX核也可以存在別處，只要配置LILO並且LILO知道LINUX核在哪兒。/opt 可選的應用程序，譬如，REDHAT 5.2下的KDE （REDHAT 6.0下，KDE放在其它的XWINDOWS應用程序中，主執行程序在/usr/bin目錄下）/tmp 臨時文件。該目錄會被自動清理干凈。/lost+found 在文件系統修復時恢復的文件 「/usr」目錄下比較重要的部分有：/usr/X11R6 X-WINDOWS系統（version 11, release 6)/usr/X11 同/usr/X11R6 （/usr/X11R6的符號連接）/usr/X11R6/bin 大量的小X-WINDOWS應用程序（也可能是一些在其它子目錄下大執行文件的符號連接）。 /usr/doc LINUX的文檔資料（在更新的系統中，這個目錄移到/usr/share/doc）。/usr/share 獨立與你計算機結構的數據，譬如，字典中的詞。/usr/bin和/usr/sbin 類似與「/」根目錄下對應的目錄（/bin和/sbin），但不用於基本的啟動（譬如，在緊急維護中）。大多數命令在這個目錄下。/usr/local 本地管理員安裝的應用程序（也可能每個應用程序有單獨的子目錄）。在「main」安裝後，這個目錄可能是空的。這個目錄下的內容在重安裝或升級操作系統後應該存在。/usr/local/bin 可能是用戶安裝的小的應用程序，和一些在/usr/local目錄下大應用程序的符號連接。/proc目錄的內容：/proc/cpuinfo 關於處理器的信息，如類型、廠家、型號和性能等。/proc/devices 當前運行內核所配置的所有設備清單。/proc/dma 當前正在使用的DMA通道。/proc/filesystems 當前運行內核所配置的文件系統。/proc/interrupts 正在使用的中斷，和曾經有多少個中斷。/proc/ioports 當前正在使用的I/O埠。舉例，使用下面的命令能讀出系統的CPU信息。cat /proc/cpuinfo/bin bin是binary的縮寫。這個目錄沿襲了UNIX系統的結構，存放著使用者最經常使用的命令。例如cp、ls、cat，等等。 /boot 這里存放的是啟動Linux時使用的一些核心文件。 /dev dev是device（設備）的縮寫。這個目錄下是所有Linux的外部設備，其功能類似DOS下的.sys和Win下的.vxd。在Linux中設備和文件是用同種方法訪問的。例如：/dev/hda代表第一個物理IDE硬碟。 /etc 這個目錄用來存放系統管理所需要的配置文件和子目錄。 /home 用戶的主目錄，比如說有個用戶叫wang，那他的主目錄就是/home/wang也可以用~wang表示。 /lib 這個目錄里存放著系統最基本的動態鏈接共享庫，其作用類似於Windows里的.dll文件。幾乎所有的應用程序都須要用到這些共享庫。 /lost+found 這個目錄平時是空的，當系統不正常關機後，這里就成了一些無家可歸的文件的避難所。對了，有點類似於DOS下的.chk文件。 /mnt 這個目錄是空的，系統提供這個目錄是讓用戶臨時掛載別的文件系統。 /proc 這個目錄是一個虛擬的目錄，它是系統內存的映射，我們可以通過直接訪問這個目錄來獲取系統信息。也就是說，這個目錄的內容不在硬碟上而是在內存里。 /root 系統管理員（也叫超級用戶）的主目錄。作為系統的擁有者，總要有些特權啊！比如單獨擁有一個目錄。 /sbin s就是Super User的意思，也就是說這里存放的是系統管理員使用的管理程序。 /tmp 這個目錄不用說，一定是用來存放一些臨時文件的地方了。 /usr 這是最龐大的目錄，我們要用到的應用程序和文件幾乎都存放在這個目錄下。其中包含以下子目錄； /usr/X11R6 存放X-Window的目錄； /usr/bin 存放著許多應用程序； /usr/sbin 給超級用戶使用的一些管理程序就放在這里； /usr/doc 這是Linux文檔的大本營； /usr/include Linux下開發和編譯應用程序需要的頭文件，在這里查找； /usr/lib 存放一些常用的動態鏈接共享庫和靜態檔案庫； /usr/local 這是提供給一般用戶的/usr目錄，在這里安裝軟體最適合； /usr/man man在Linux中是幫助的同義詞，這里就是幫助文檔的存放目錄； /usr/src Linux開放的源代碼就存在這個目錄，愛好者們別放過哦！ /var 這個目錄中存放著那些不斷在擴充著的東西，為了保持/usr的相對穩定，那些經常被修改的目錄可以放在這個目錄下，實際上許多系統管理員都是這樣乾的。順帶說一下系統的日誌文件就在/var/log目錄中。 總結來說：· 用戶應該將文件存在/home/user_login_name目錄下(及其子目錄下)。· 本地管理員大多數情況下將額外的軟體安裝在/usr/local目錄下並符號連接在/usr/local/bin下的主執行程序。· 系統的所有設置在/etc目錄下。· 不要修改根目錄（「/」）或/usr目錄下的任何內容，除非真的清楚要做什麼。這些目錄最好和LINUX發布時保持一致。· 大多數工具和應用程序安裝在目錄：/bin, /usr/sbin, /sbin, /usr/x11/bin,/usr/local/bin。· 所有的文件在單一的目錄樹下。沒有所謂的「驅動符」。

I. Linux文件系統採用什麼樣的邏輯結構和物理結構

Linux就是類Unix，即Unix的分支，從文件系統的結構、命令等方面比較相似。UNIX文件系統的主要特點是：文件系統組織是分級樹形結構；文件的物理結構為混合索引式文件結構；採用成組鏈接法管理磁碟空閑盤塊。

J. 簡述Linux文件系統通過i節點把文件的邏輯結構和物理結構轉換的工作過程。

Linux通過i節點表將文件的邏輯結構和物理結構進行轉換。
i 節點是一個64位元組長的表，表中包含了文件的相關信息，其中有文件的大小、文件所有者、文件的存取許可方式以及文件的類型等重要信息。在i節點表中最重要 的內容是磁碟地址表。在磁碟地址表中有13個塊號，文件將以塊號在磁碟地址表中出現的順序依次讀取相應的塊。Linux文件系統通過把i節點和文件名進行 連接，當需要讀取該文件時，文件系統在當前目錄表中查找該文件名對應的項，由此得到該文件相對應的i節點號，通過該i節點的磁碟地址表把分散存放的文件物 理塊連接成文件的邏輯結構。