linux文件物理结构

A. linux操作系统文件的物理结构是什么结构

一个磁盘容量的大小（即它的物理结构)由柱面、磁道数、扇区数组成

B. linux操作系统文件的物理结构是什么结构

Linux操作系统的文件的物理结构是索引结构

C. linux文件系统基础知识

linux文件系统基础知识汇总

1、linux文件系统分配策略

块分配( block allocation ) 和 扩展分配 ( extent allocation )

块分配：磁盘上的文件块根据需要分配给文件，避免了存储空间的浪费。但当文件扩充时，会造成文件中文件块的不连续，从而导致过多的磁盘寻道时间。

每一次文件扩展时，块分配算法就需要写入文件块的结构信息，也就是 meta-dada 。meta-data总是与文件一起写入存储设备，改变文件的操作要等到所有meta-data的操作都完成后才能进行，

因此，meta-data的操作会明显降低整个文件系统的性能。

扩展分配： 文件创建时，一次性分配一连串连续的块，当文件扩展时，也一次分配很多块。meta-data在文件创建时写入，当文件大小没有超过所有已分配文件块大小时，就不用写入meta-data，直到需要再分配文件块的时候。

扩展分配采用成组分配块的方式，减少了SCSI设备写数据的时间，在读取顺序文件时具有良好的性能，但随机读取文件时，就和块分配类似了。

文件块的组或块簇 ( block cluster) 的大小是在编译时确定的。簇的大小对文件系统的性能有很大的影响。

注： meta-data 元信息：和文件有关的信息，比如权限、所有者以及创建、访问或更改时间等。

2、文件的记录形式

linux文家系统使用索引节点(inode)来记录文件信息。索引节点是一种数据结构，它包含了一个文件的长度、创建及修改时间、权限、所属关系、磁盘中的位置等信息。

一个文件系统维护了一个索引节点的数组，每个文件或目录都与索引节点数组中的唯一的元素对应。每个索引节点在数组中的索引号，称为索引节点号。

linux文件系统将文件索引节点号和文件名同时保存在目录中，所以，目录只是将文件的名称和它的索引节点号结合在一起的一张表，目录中每一对文件名称和索引节点号称为一个连接。

对于一个文件来说，有一个索引节点号与之对应;而对于一个索引节点号，却可以对应多个文件名。

连接分为软连接和硬连接，其中软连接又叫符号连接。

硬连接： 原文件名和连接文件名都指向相同的物理地址。目录不能有硬连接;硬连接不能跨文件系统(不能跨越不同的分区)，文件在磁盘中只有一个拷贝。

由于删除文件要在同一个索引节点属于唯一的连接时才能成功，因此硬连接可以防止不必要的误删除。

软连接： 用 ln -s 命令建立文件的符号连接。符号连接是linux特殊文件的.一种，作为一个文件，它的数据是它所连接的文件的路径名。没有防止误删除的功能。

3、文件系统类型：

ext2 ： 早期linux中常用的文件系统

ext3 ： ext2的升级版，带日志功能

RAMFS ： 内存文件系统，速度很快

NFS ： 网络文件系统，由SUN发明，主要用于远程文件共享

MS-DOS ： MS-DOS文件系统

VFAT ： Windows 95/98 操作系统采用的文件系统

FAT ： Windows XP 操作系统采用的文件系统

NTFS ： Windows NT/XP 操作系统采用的文件系统

HPFS ： OS/2 操作系统采用的文件系统

PROC : 虚拟的进程文件系统

ISO9660 ： 大部分光盘所采用的文件系统

ufsSun : OS 所采用的文件系统

NCPFS ： Novell 服务器所采用的文件系统

SMBFS ： Samba 的共享文件系统

XFS ： 由SGI开发的先进的日志文件系统，支持超大容量文件

JFS ：IBM的AIX使用的日志文件系统

ReiserFS : 基于平衡树结构的文件系统

udf: 可擦写的数据光盘文件系统

4、虚拟文件系统VFS

linux支持的所有文件系统称为逻辑文件系统，而linux在传统的逻辑文件系统的基础上增加料一个蓄念文件系统( Vitual File System ,VFS) 的接口层。

虚拟文件系统(VFS) 位于文件系统的最上层，管理各种逻辑文件系统，并可以屏蔽各种逻辑文件系统之间的差异，提供统一文件和设备的访问接口。

5、文件的逻辑结构

文件的逻辑结构可分为两大类： 字节流式的无结构文件 和 记录式的有结构文件。

由字节流(字节序列)组成的文件是一种无结构文件或流式文件 ，不考虑文件内部的逻辑结构，只是简单地看作是一系列字节的序列，便于在文件的任意位置添加内容。

由记录组成的文件称为记录式文件 ，记录是这种文件类型的基本信息单位，记录式文件通用于信息管理。

6、文件类型

普通文件 ： 通常是流式文件

目录文件 ： 用于表示和管理系统中的全部文件

连接文件 ： 用于不同目录下文件的共享

设备文件 ： 包括块设备文件和字符设备文件，块设备文件表示磁盘文件、光盘等，字符设备文件按照字符操作终端、键盘等设备。

管道(FIFO)文件 : 提供进程建通信的一种方式

套接字(socket) 文件： 该文件类型与网络通信有关

7、文件结构： 包括索引节点和数据

索引节点 ： 又称 I 节点，在文件系统结构中，包含有关相应文件的信息的一个记录，这些信息包括文件权限、文件名、文件大小、存放位置、建立日期等。文件系统中所有文件的索引节点保存在索引节点表中。

数据 ： 文件的实际内容。可以是空的，也可以非常大，并且拥有自己的结构。

8、ext2文件系统

ext2文件系统的数据块大小一般为 1024B、2048B 或 4096B

ext2文件系统采用的索引节点(inode)：

索引节点采用了多重索引结构，主要体现在直接指针和3个间接指针。直接指针包含12个直接指针块，它们直接指向包含文件数据的数据块，紧接在后面的3个间接指针是为了适应文件的大小变化而设计的。

e.g： 假设数据块大小为1024B ，利用12个直接指针，可以保存最大为12KB的文件，当文件超过12KB时，则要利用单级间接指针，该指针指向的数据块保存有一组数据块指针，这些指针依次指向包含有实际数据的数据块，

假如每个指针占用4B，则每个单级指针数据块可保存 1024/4=256 个数据指针，因此利用直接指针和单级间接指针可保存 1024*12+1024*256=268 KB的文件。当文件超过268KB时，再利用二级间接指针，直到使用三级间接指针。

利用直接指针、单级间接指针、二级间接指针、三级间接指针可保存的最大文件大小为：

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

若数据块大小为2048B，指针占4B，则最大文件大小为： 2048*12+2048*512+2048*512*512+2048*512*512*512=268,960,792 KB 约 268GB

若数据块大小为4096B，指针占4B，则最大文件大小为： 4096*12+4096*1024+4096*1024*1024+4096*1024*1024*1024=4,299,165,744 KB ，约 4TB

注： 命令 tune2fs -l /dev/sda5 可查看文件系统

ext2文件系统最大文件名长度： 255个字符

ext2文件系统的缺点：

ext2在写入文件内容的同时并没有同时写入文件meta-data， 其工作顺序是先写入文件的内容，然后等空闲时候才写入文件的meta-data。若发生意外，则文件系统就会处于不一致状态。

在重新启动系统的时候，linux会启动 fsk ( file system check) 的程序，扫描整个文件系统并试图修复，但不提供保证。

9、ext3文件系统：

ext3基于ext2的代码，所以磁盘格式与ext2相同，使用相同的元数据。

ext2文件系统无损转化为ext3文件系统： tune2fs -j /dev/sda6

日志块设备( Journaling block device layer,JBD)完成ext3文件系统日志功能。JBD不是ext3文件系统所特有的，它的设计目标是为了向一个块设备添加日志功能。

当一个文件修改执行时，ext3文件系统代码将通知JBD，称为一个事务(transaction)。发生意外时，日志功能具有的重放功能，能重新执行中断的事务。

日志中的3种数据模式：

1)、data=writeback ：不处理任何形式的日志数据，给用户整体上的最高性能

2)、data=odered ：只记录元数据日志，但将元数据和数据组成一个单元称为事务(transaction) 。此模式保持所句句的可靠性与文件系统的一致性，性能远低于data=writeback模式，但比data=journal模式快

3)、data=journal ：提供完整的数据及元数据日志，所有新数据首先被写入日志，然后才被定位。意外发生过后，日志可以被重放，将数据与元数据带回一致状态。这种模式整体性能最慢，但数据需要从磁盘读取和写入磁盘时却是3种模式中最快的。

ext3文件系统最大文件名长度： 255个字符

ext3文件系统的优点：可用性、数据完整性、速度、兼容性

10、ReiserFS文件系统

ReiserFS文件系统是由Hans Reiser和他领导的开发小组共同开发的，整个文件系统完全是从头设计的，是一个非常优秀的文件系统。也是最早用于Linux的日志文件系统之一。

ReiserFS的特点

先进的日志机制

ReiserFS有先进的日志(Journaling/logging)功能 机制。日志机制保证了在每个实际数据修改之前，相应的日志已经写入硬盘。文件与数据的安全性有了很大提高。

高效的磁盘空间利用

Reiserfs对一些小文件不分配inode。而是将这些文件打包，存放在同一个磁盘分块中。而其它文件系统则为每个小文件分别放置到一个磁盘分块中。

独特的搜寻方式

ReiserFS基于快速平衡树(balanced tree)搜索，平衡树在性能上非常卓越，这是一种非常高效的算法。ReiserFS搜索大量文件时，搜索速度要比ext2快得多。Reiserfs文件 系统使用B*Tree存储文件，而其它文件系统使用B+Tree树。B*Tree查询速度比B+Tree要快很多。Reiserfs在文件定位上速度非常 快。

在实际运用中，ReiserFS 在处理小于 4k 的文件时，比ext2 快 5 倍;带尾文件压缩功能(默认)的ReiserFS 比ext2文件系统多存储6%的数据。

支持海量磁盘

ReiserFS是一个非常优秀的文件系统，一直被用在高端UNIX系统上，可轻松管理上百G的文件系统，ReiserFS文件系统最大支持的文件系统尺寸为16TB。这非常适合企业级应用中。

优异的性能

由于它的高效存储和快速小文件I/O特点，使用ReiserFs文件系统的PC，在启动X窗口系统时，所花的时间要比在同一台机器上使用ext2文 件系统少1/3。另外，ReiserFS文件系统支持单个文件尺寸为4G的文件，这为大型数据库系统在linux上的应用提供了更好的选择。

D. Linux文件组织结构是什么

一切从“/”开始

在Linux系统中，目录、字符设备、块设备、套接字、打印机等都被抽象成了文件，即刘遄老师所一直强调的“Linux系统中一切都是文件”。既然平时我们打交道的都是文件，那么又应该如何找到它们呢？在Windows操作系统中，想要找到一个文件，我们要依次进入该文件所在的磁盘分区（假设这里是D盘），然后在进入该分区下的具体目录，最终找到这个文件。但是在Linux系统中并不存在C/D/E/F等盘符，Linux系统中的一切文件都是从“根（/）”目录开始的，并按照文件系统层次化标准（FHS）采用树形结构来存放文件，以及定义了常见目录的用途。另外，Linux系统中的文件和目录名称是严格区分大小写的。例如，root、rOOt、Root、rooT均代表不同的目录，并且文件名称中不得包含斜杠（/）。Linux系统中的文件存储结构如图6-1所示。

前文提到的FHS是根据以往无数Linux系统用户和开发者的经验而总结出来的，是用户在Linux系统中存储文件时需要遵守的规则，用于指导我们应该把文件保存到什么位置，以及告诉用户应该在何处找到所需的文件。但是，FHS对于用户来讲只能算是一种道德上的约束，有些用户就是懒得遵守，依然会把文件到处乱放，有些甚至从来没有听说过它。这里并不是号召各位读者去谴责他们，而是建议大家要灵活运用所学的知识，千万不要认准这个FHS协定只讲死道理，不然吃亏的可就是自己了。《Linux就该这么学》一起学习linux, 在Linux系统中，最常见的目录以及所对应的存放内容如表所示。

Linux系统中常见的目录名称以及相应内容

目录名称 应放置文件的内容

/boot 开机所需文件—内核、开机菜单以及所需配置文件等

/dev 以文件形式存放任何设备与接口

/etc 配置文件

/home 用户主目录

/bin 存放单用户模式下还可以操作的命令

/lib 开机时用到的函数库，以及/bin与/sbin下面的命令要调用的函数

/sbin 开机过程中需要的命令

/media 用于挂载设备文件的目录

/opt 放置第三方的软件

/root 系统管理员的家目录

/srv 一些网络服务的数据文件目录

/tmp 任何人均可使用的“共享”临时目录

/proc 虚拟文件系统，例如系统内核、进程、外部设备及网络状态等

/usr/local 用户自行安装的软件

/usr/sbin Linux系统开机时不会使用到的软件/命令/脚本

/usr/share 帮助与说明文件，也可放置共享文件

/var 主要存放经常变化的文件，如日志

/lost+found 当文件系统发生错误时，将一些丢失的文件片段存放在这里

E. 简述Linux 文件系统通过i 节点把文件的逻辑结构和物理结构转换的工作过程

Linux 通过i 节点表将文件的逻辑结构和物理结构进行转换。i 节点是一个64 字节长的表，表中包含了文件的相关信息，其中有文件的大小、文件所有者、文件的存取许可方式以及文件的类型等重要信息。在i 节点表中最重要 的内容是磁盘地址表 。在磁盘地址表中有13 个块号，文件将以块号在磁盘地址表中出现的顺序依次读取相应的块。Linux 文件系统通过把i 节点和文件名进行 连接，当需要读取该文件时，文件系统在当前目录表中查找该文件名对应的项，由此得到该文件相对应的i 节点号，通过该i 节点的磁盘地址表把分散存放的文件物 理块连接成文件的逻辑结构。---以上内容均来自传智播客社区，对话框可以直接领取相关内容解析。

F. Linux里面文件系统有哪些

Linux系统是现在非常受欢迎的操作系统，在Linux之中，一切都是文件，因为有很多操作都是依靠文件系统才可以完成的，而且文件系统可以满足用户正常的使用，那么Linux中常见的文件系统有哪些?为大家介绍一下。
总体来说，在Linux之中，系统能够支持的文件系统要比Windows系统多很多，达到数十种，所以说Linux系统也是非常出色的操作系统。Linux中常见的文件系统介绍：
1、Ext3：是一款日志文件系统，能够在系统异常的情况下避免文件系统资料丢失，并且能够修复数据的不一致以及错误，同时，当硬盘容量较大的时候，所需要的修复时间也会增长，无法保证百分之百资料不会丢失，将整体磁盘的每个写入动作细节预先记录，避免发生异常的时候可追踪到被中断的部分，尝试修补。
2、Ext4：是上一个的改进版本，是RHEL
6系统中的默认文件管理系统，支持存储容量达到了1EB，同时还能够无限多的子目录，另外文件系统能够批量分配block块，从而极大地提高了读写效率。
3、XFS：是一个高性能的日志文件系统，而且是RHEL
7中默认的文件管理系统，优势就是在于发生意外可以快速回复可能被破坏的文件，强大的日志功能只需要花费较低的计算和存储性能，最大支持存储容量18EB，几乎满足多种需求。

G. Linux通过i节点表将文件的逻辑结构和物理结构进行转换

i 节点是一个64字节长的表，表中包含了文件的相关信息，其中有文件的大小、文件所有者、文件的存取许可方式以及文件的类型等重要信息。在i节点表中最重要 的内容是磁盘地址表。在磁盘地址表中有13个块号，文件将以块号在磁盘地址表中出现的顺序依次读取相应的块。Linux文件系统通过把i节点和文件名进行 连接，当需要读取该文件时，文件系统在当前目录表中查找该文件名对应的项，由此得到该文件相对应的i节点号，通过该i节点的磁盘地址表把分散存放的文件物 理块连接成文件的逻辑结构。

H. linux的文件系统采用的是哪一种目录结构有什么优点

目录结构及主要内容 “/”根目录部分有以下子目录：/usr 目录包含所有的命令、程序库、文档和其它文件。这些文件在正常操作中不会被改变的。这个目录也包含你的Linux发行版本的主要的应用程序，譬如，Netscape。/var 目录包含在正常操作中被改变的文件：假脱机文件、记录文件、加锁文件、临时文件和页格式化文件等。/home 目录包含用户的文件：参数设置文件、个性化文件、文档、数据、EMAIL、缓存数据等。这个目录在系统省级时应该保留。/proc 目录整个包含虚幻的文件。它们实际上并不存在磁盘上，也不占用任何空间。（用ls –l 可以显示它们的大小）当查看这些文件时，实际上是在访问存在内存中的信息，这些信息用于访问系统/bin 系统启动时需要的执行文件（二进制），这些文件可以被普通用户使用。/sbin 系统执行文件（二进制），这些文件不打算被普通用户使用。（普通用户仍然可以使用它们，但要指定目录。）/etc 操作系统的配置文件目录。/root 系统管理员（也叫超级用户或根用户）的Home目录。/dev 设备文件目录。LINUX下设备被当成文件，这样一来硬件被抽象化，便于读写、网络共享以及需要临时装载到文件系统中。正常情况下，设备会有一个独立的子目 录。这些设备的内容会出现在独立的子目录下。LINUX没有所谓的驱动符。/lib 根文件系统目录下程序和核心模块的共享库。/boot 用于自举加载程序（LILO或GRUB）的文件。当计算机启动时（如果有多个操作系统，有可能允许你选择启动哪一个操作系统），这些文件首先被装载。这个目录也会包含LINUX核（压缩文件vmlinuz），但LINUX核也可以存在别处，只要配置LILO并且LILO知道LINUX核在哪儿。/opt 可选的应用程序，譬如，REDHAT 5.2下的KDE （REDHAT 6.0下，KDE放在其它的XWINDOWS应用程序中，主执行程序在/usr/bin目录下）/tmp 临时文件。该目录会被自动清理干净。/lost+found 在文件系统修复时恢复的文件 “/usr”目录下比较重要的部分有：/usr/X11R6 X-WINDOWS系统（version 11, release 6)/usr/X11 同/usr/X11R6 （/usr/X11R6的符号连接）/usr/X11R6/bin 大量的小X-WINDOWS应用程序（也可能是一些在其它子目录下大执行文件的符号连接）。 /usr/doc LINUX的文档资料（在更新的系统中，这个目录移到/usr/share/doc）。/usr/share 独立与你计算机结构的数据，譬如，字典中的词。/usr/bin和/usr/sbin 类似与“/”根目录下对应的目录（/bin和/sbin），但不用于基本的启动（譬如，在紧急维护中）。大多数命令在这个目录下。/usr/local 本地管理员安装的应用程序（也可能每个应用程序有单独的子目录）。在“main”安装后，这个目录可能是空的。这个目录下的内容在重安装或升级操作系统后应该存在。/usr/local/bin 可能是用户安装的小的应用程序，和一些在/usr/local目录下大应用程序的符号连接。/proc目录的内容：/proc/cpuinfo 关于处理器的信息，如类型、厂家、型号和性能等。/proc/devices 当前运行内核所配置的所有设备清单。/proc/dma 当前正在使用的DMA通道。/proc/filesystems 当前运行内核所配置的文件系统。/proc/interrupts 正在使用的中断，和曾经有多少个中断。/proc/ioports 当前正在使用的I/O端口。举例，使用下面的命令能读出系统的CPU信息。cat /proc/cpuinfo/bin bin是binary的缩写。这个目录沿袭了UNIX系统的结构，存放着使用者最经常使用的命令。例如cp、ls、cat，等等。 /boot 这里存放的是启动Linux时使用的一些核心文件。 /dev dev是device（设备）的缩写。这个目录下是所有Linux的外部设备，其功能类似DOS下的.sys和Win下的.vxd。在Linux中设备和文件是用同种方法访问的。例如：/dev/hda代表第一个物理IDE硬盘。 /etc 这个目录用来存放系统管理所需要的配置文件和子目录。 /home 用户的主目录，比如说有个用户叫wang，那他的主目录就是/home/wang也可以用~wang表示。 /lib 这个目录里存放着系统最基本的动态链接共享库，其作用类似于Windows里的.dll文件。几乎所有的应用程序都须要用到这些共享库。 /lost+found 这个目录平时是空的，当系统不正常关机后，这里就成了一些无家可归的文件的避难所。对了，有点类似于DOS下的.chk文件。 /mnt 这个目录是空的，系统提供这个目录是让用户临时挂载别的文件系统。 /proc 这个目录是一个虚拟的目录，它是系统内存的映射，我们可以通过直接访问这个目录来获取系统信息。也就是说，这个目录的内容不在硬盘上而是在内存里。 /root 系统管理员（也叫超级用户）的主目录。作为系统的拥有者，总要有些特权啊！比如单独拥有一个目录。 /sbin s就是Super User的意思，也就是说这里存放的是系统管理员使用的管理程序。 /tmp 这个目录不用说，一定是用来存放一些临时文件的地方了。 /usr 这是最庞大的目录，我们要用到的应用程序和文件几乎都存放在这个目录下。其中包含以下子目录； /usr/X11R6 存放X-Window的目录； /usr/bin 存放着许多应用程序； /usr/sbin 给超级用户使用的一些管理程序就放在这里； /usr/doc 这是Linux文档的大本营； /usr/include Linux下开发和编译应用程序需要的头文件，在这里查找； /usr/lib 存放一些常用的动态链接共享库和静态档案库； /usr/local 这是提供给一般用户的/usr目录，在这里安装软件最适合； /usr/man man在Linux中是帮助的同义词，这里就是帮助文档的存放目录； /usr/src Linux开放的源代码就存在这个目录，爱好者们别放过哦！ /var 这个目录中存放着那些不断在扩充着的东西，为了保持/usr的相对稳定，那些经常被修改的目录可以放在这个目录下，实际上许多系统管理员都是这样干的。顺带说一下系统的日志文件就在/var/log目录中。 总结来说：· 用户应该将文件存在/home/user_login_name目录下(及其子目录下)。· 本地管理员大多数情况下将额外的软件安装在/usr/local目录下并符号连接在/usr/local/bin下的主执行程序。· 系统的所有设置在/etc目录下。· 不要修改根目录（“/”）或/usr目录下的任何内容，除非真的清楚要做什么。这些目录最好和LINUX发布时保持一致。· 大多数工具和应用程序安装在目录：/bin, /usr/sbin, /sbin, /usr/x11/bin,/usr/local/bin。· 所有的文件在单一的目录树下。没有所谓的“驱动符”。

I. Linux文件系统采用什么样的逻辑结构和物理结构

Linux就是类Unix，即Unix的分支，从文件系统的结构、命令等方面比较相似。UNIX文件系统的主要特点是：文件系统组织是分级树形结构；文件的物理结构为混合索引式文件结构；采用成组链接法管理磁盘空闲盘块。

J. 简述Linux文件系统通过i节点把文件的逻辑结构和物理结构转换的工作过程。

Linux通过i节点表将文件的逻辑结构和物理结构进行转换。
i 节点是一个64字节长的表，表中包含了文件的相关信息，其中有文件的大小、文件所有者、文件的存取许可方式以及文件的类型等重要信息。在i节点表中最重要 的内容是磁盘地址表。在磁盘地址表中有13个块号，文件将以块号在磁盘地址表中出现的顺序依次读取相应的块。Linux文件系统通过把i节点和文件名进行 连接，当需要读取该文件时，文件系统在当前目录表中查找该文件名对应的项，由此得到该文件相对应的i节点号，通过该i节点的磁盘地址表把分散存放的文件物 理块连接成文件的逻辑结构。