linux文件系统详解

1. linux下的文件系统各有什么特点

一般linux常用的文件系统有ext2、ext3、ext4

Linux ext2/ext3文件系统使用索引节点来记录文件信息，作用像windows的文件分配表。索引节点是一个结构，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。

Linux之前缺省情况下使用的文件系统为Ext2，ext2文件系统的确高效稳定。但是，随着Linux系统在关键业务中的应用，Linux文件系统的弱点也渐渐显露出来了:其中系统缺省使用的ext2文件系统是非日志文件系统。

Ext3文件系统是直接从Ext2文件系统发展而来，目前ext3文件系统已经非常稳定可靠。它完全兼容ext2文件系统。用户可以平滑地过渡到一个日志功能健全的文件系统中来。这实际上了也是ext3日志文件系统初始设计的初衷。

Linux kernel 自 2.6.28 开始正式支持新的文件系统 Ext4。 Ext4 是 Ext3 的改进版，修改了 Ext3 中部分重要的数据结构，而不仅仅像 Ext3 对 Ext2 那样，只是增加了一个日志功能而已。Ext4 可以提供更佳的性能和可靠性，还有更为丰富的功能：

1. 与 Ext3 兼容。

2. 更大的文件系统和更大的文件。Ext4 分别支持 1EB（1,048,576TB， 1EB=1024PB， 1PB=1024TB）的文件系统，以及 16TB 的文件。

3. 无限数量的子目录。

4. 多块分配

5. 延迟分配

6. 日志校验

7. 在线碎片整理

8. 持久预分配

等

2. linux文件系统的组成和作用

/bin 见截图中的解释

/boot 是系统启动时所需文件的存放处。

/dev 顾名思义就是存放设备文件的地方。包括鼠标，键盘等设备的驱动文件等

/etc见截图中的解释

/home ..

/lib 包括其他一些目录下的lib文件夹存放的是 函数运行时所调用的函数库

/mnt 是软盘和光盘的挂载点

/opt 是安装软件的目录

/proc 虚拟文件系统，目录中的文件存放在内存中。包括可以查看CPU的信息。

/sbin ..

/srv 存放网页的文件夹 支持www等服务

/temp是存放临时文件的（所以重要文件不要放在这里）

/user 存放与用户相关的信息

/var 用来管理系统运行期间的信息

3. Linux的文件系统

Linux的文件类型分为普通文件、d目录文件、b块设备文件、c字符设备文件（串口设备）、s套接字文件（特殊文件scoket）、l链接文件。
例如下图，d开头的是目录文件，-开头的是普通文件，l开头的是链接文件

以touch,cp,tar,echo,cat等工具命令创建的文件都是普通文件，普通文件又分为以下三种：
1）纯文本文件：文件内容可以直接读取到数据（ASCL text）
2）二进制文件：linux中可执行文件（命令）
3）数据格式文件（一种特殊的文件 data）

ls -ld可以显示所有的目录文件

linux系统中的链接文件与WIN系统的快捷方式基本差不多，linux中链接文件又分为硬链接与软链接。
硬链接： 是指通过索引节点来进行链接，在系统中多个文件各指向同一个索引节点，是可以的正常允许的，这种情况下的文件被称之为硬链接。实际生产环境中用户可以通过硬链接的方式来防止误删重要数据。
ln 源文件名 链接文件名 创建硬链接文件

软链接： 也称符号链接（快捷方式），实际上它是一个文本文件，它存储着指向源文件链接的位置信息。
ln -s 源文件名 链接文件名 创建软链接文件

另外要注意目录是不可以创建硬链接文件的，但可创建软链接文件，如下图：

关于文件的软链接和硬链接，总结起来有以下四种情况：
1）删除源文件时，硬链接文件正常使用，软链接文件就失效了。
2）删除硬链接时，对源文件与软链接无影响。
3）删除软链接时，对源文件与硬链接无任何影响。
4）删除源文件、硬链接文件后，整个文件就会被删除。

对于目录的软链接和硬链接，总结如下：
1）目录是不可创建硬链接文件，可以创建软链接文件。
2）目录的软链接是生产环境中非常实用的。
3）所有目录都有一个硬链接“.”,目录硬链接是不可跨越文件系统的。

Linux文件的扩展名主要是为了方便区分不同的文件，和windows的强类型扩展名不一样。
1、.tar .tar.gz .tgz .zip 这类表示压缩文件
2、.sh 表示shell脚本文件
3、.html .php .jsp 网页文件
4、.conf 系统服务的配置文件
5、.rpm 表示RPM安装包文件

每一个文件都有自己的属性信息，它的属性信息包括：索引节点、文件类型、权限信息、所有者、所属组、最近修改时间、大小、文件名或目录名、硬链接数量。
我们以下图的cron.daily这个文件为例，d表示文件类型是目录文件，rwxr-xr-x这个表示权限，第一个rwx表示的文件所有者用户的权限，第二个r-x表示的是所属组的权限，第三个r-x表示的是其他用户的权限。2表示硬链接数量，第一个root表示文件所有者是root，第二个root表示所属组，42表示文件大小，May 27 2021表示最后的修改时间，corn.daily是文件名称。

其中的索引节点编号需要通过ls -i才能看到，在最左边显示的那一串数字，如下图所示：

4. Linux 文件系统管理

3.1Linux 文件系统类型

不同的操作系统使用不同类型的文件系统，为了与其他的操作系统兼容，以相互交换数据，

通常，每种操作系统都支持多种类型的文件系统。

Linux 中保存数据的磁盘分区通常采用EXT2/EXT3 文件系统，而实现虚拟存储的swap 分区

采用swap 文件系统，同时Linux 内核支持十多种不同的文件系统。

1. EXT2 和EXT3 文件系统

EXT（Extended File System，扩展文件系统）是专为Linux 设计的文件系统。在Linux 发展

早起，起到重要中用，但在稳定性、速度和兼容性方面存在缺陷。

EXT2 是为解决EXT 系统存在的缺陷而设计的可扩展、高性能的文件系统。

EXT3 是EXT2 的增强版本，在EXT2 的基础上，增加了文件系统的日志管理功能。

EXT3 文件系统具有的特点：

（1） 高效性：当系统因为异常断电或系统崩溃，重新启动时不需要检查文件系统的一致

性，只需要根据文件系统的日志，快速检测并恢复文件系统到正常状态。

（2） 数据的完整性：可以保持数据域文件系统状态的高度一致性，避免意外关机对文件

系统造成的破坏。

（3） 数据的存取速度更快：EXT3 文件系统的日志功能对磁盘驱动器的读/写进行优化，

使读/写系统的速度更快。

（4） 数据易于转换

2. swap 文件系统

用于Linux 的交换分区。在Linux 中，使用整个交换分区来提供虚拟内存。

3. VFAT 文件系统

VFAT 是Linux 对DOS、Windows 系统下的FAT 文件系统的统称。

4. NFS 文件系统

NFS 即网络文件系统，用在UNIX 或Linux 系统间通过网络进行文件共享。

5. SMB 文件系统

SMB 是Samba 的缩写，是另一种网络文件系统，用于在Windows 和Linux 系统之间共享文

件和打印机。

6. ISO9660 文件系统

CD-ROM使用的标准文件系统。

此外，Linux 支持的文件系统还有minix、msdos、ncpfs、hpfs、umsdos 等。

3.2 Linux 的目录和文件

1.Linux 系统的目录结构

Linux 文件系统由文件和目录组成，文件是专门用来存储数据的对象，目录是一种用来组织

文件和其他目录的容器。Linux 和DOS、Windows 系统一样，使用树形目录结构来组织和管

理文件。

1. / 文件系统的入口，最高一级目录；

2. /bin 基础系统所需要的命令位于此目录，是最小系统所需要的命令，如：ls, cp, mkdir等。

这个目录中的文件都是可执行的，一般的用户都可以使用。

3. /boot 包含Linux内核及系统引导程序所需要的文件，比如vmlinuz initrd.img文件都位于这个目录中。在一般情况下，GRUB或LILO系统引导管理器也位于这个目录；

4. /dev 设备驱动程序文件存储目录，比如声卡、磁盘等，是Linux文件系统的一个闪亮的特性-所有对象都是文件或目录。仔细观察这个目录你会发现hda1, hda2等,它们代表系统主硬盘的不同分区。

5. /etc 存放系统程序或者一般工具的配置文件。

如安装了apache2之后，配置文件在/etc/apache2/目录下。

/etc/init.d这个目录是用来存放系统或服务器以System V模式启动的脚本，这在以System V模式启动或初始化的系统中常见。

6. /home 普通用户默认存放目录Linux是多用户环境，所以每一个用户都有一个只有自己可以访问的目录（当然管理员也可以访问）。它们以/home/username的方式存在。这个目录也保存一些应用对于这个用户的配置，比如IRC, X等。

7. /lib 库文件存放目录这里包含了系统程序所需要的所有共享库文件，类似于Windows的共享库DLL文件。

8. /var 这个目录的内容是经常变动，因为存储的文件，如数据库，数据文件大小是在不断的增大。

/var/log这是用来存放系统日志的目录。

/var/www目录是定义Apache服务器站点存放目录；/var/lib用来存放一些库文件，比如MySQL的，以及MySQL数据库的的存放地；

/var/log系统日志存放，分析日志要看这个目录的东西；

/var/spool打印机、邮件、代理服务器等假脱机目录；

9. /lost+found 在ext2或ext3文件系统中，当系统意外崩溃或机器意外关机，而产生一些文件碎片放在这里。当系统启动的过程中fsck工具会检查这里，并修复已经损坏的文件系统。 有时系统发生问题，有很多的文件被移到这个目录中，可能会用手工的方式来修复，或移到文件到原来的位置上。

Linux应该正确的关机。但有时你的系统也可能崩溃掉或突然断电使系统意外关机。那么启动的时候fsck将会进行长时间的文件系统检查。Fsck会检测并试图恢复所发现的'不正确的文件。被恢复的文件会放置在这个目录中。所恢复的文件也许并不完整或并不合理，但毕竟提供了一些恢复数据的机会。

10. /media 即插即用型存储设备的挂载点自动在这个目录下创建，比如USB盘系统自动挂载后，会在这个目录下产生一个目录 ；CDROM/DVD自动挂载后，也会在这个目录中创建一个目录，类似cdrom的目录。这个只有在最新的发行套件上才有. 10. /mnt /mnt这个目录一般是用于存放挂载储存设备的挂载目录的，比如有cdrom等目录。有时我们可以把让系统开机自动挂载文件系统，把挂载点放在这里也是可以的。比如光驱可以挂载到/mnt/cdrom。

11. /opt 表示的是可选择的意思，有些软件包也会被安装在这里，也就是自定义软件包，比如在Fedora Core 5.0中，OpenOffice就是安装在这里。有些我们自己编译的软件包，就可以安装在这个目录中；通过源码包安装的软件，可以通过./configure --prefix=/opt/，将软件安装到opt目录。

这个目录包含所有默认系统安装之外的软件和添加的包。

12. /proc 操作系统运行时，进程（正在运行中的程序）信息及内核信息（比如cpu、硬盘分区、内存信息等）存放在这里。/proc目录是伪装的文件系统proc的挂载目录，proc并不是真正的文件系统。

这是系统中极为特殊的一个目录，实际上任何分区上都不存在这个目录。它实际是个实时的、驻留在内存中的文件系统。

13. /root Linux超级权限用户root的家目录；

14. /sbin 大多是涉及系统管理的命令的存放，是超级权限用户root的可执行命令存放地，普通用户无权限执行这个目录下的命令；

这个目录和

/usr/sbin;/usr/X11R6/sbin或/usr/local/sbin目录是相似的； 我们记住就行了，凡是目录sbin中包含的都是root权限才能执行的。

15. /tmp 临时文件目录，有时用户运行程序的时候，会产生临时文件。/tmp就用来存放临时文件的。/var/tmp目录和这个目录相似。

许多程序在这里建立lock文件和存储临时数据。有些系统会在启动或关机时清空此目录。

16. /usr 这个是系统存放程序的目录，比如命令、帮助文件等。

这个目录下有很多的文件和目录。

当我们安装一个Linux发行版官方提供的软件包时，大多安装在这里。

如果有涉及服务器配置文件的，会把配置文件安装在/etc目录中。

5. Linux文件系统特点

Linux之所以能在嵌人式系统领域取得如此辉煌的成绩，与其自身的优良特性是分不开的。与其他操作系统相比，Linux具有以下一系列显着的特点。

1．模块化程度高

Linux的内核设计非常精巧，分成进程调度、内存管理、进程间通信、虚拟文件系统和网络接口五大部分；其独特的模块机制可根据用户的需要，实时地将某些模块插入或从内核中移走，使得Linux系统内核可以裁剪得非常小巧，很适合于嵌入式系统的需要。

2．源码公开

由于Linux系统的开发从一开始就与GNU项目紧密地结合起来，所以它的大多数组成部分都直接来自GNU项目。任何人、任何组织只要遵守GPL条款，就可以自由使用Linux 源代码，为用户提供了最大限度的自由度。这一点也正投嵌入式系统所好，因为嵌入式系统应用千差万别，设计者往往需要针对具体的应用对源码进行修改和优化，所以是否能获得源代码 对于嵌入式系统的开发是至关重要的。加之Linux的软件资源十分丰富，每种通用程序在Linux上几乎都可以找到，并且数量还在不断增加。这一切就使设计者在其基础之上进行二次开发变得非常容易。另外，由于Linux源代码公开，也使用户不用担心有“后闸”等安全隐患。

同时，源码开放给各教育机构提供极大的方便，从而也促进了Linux的学习、推广和应用。

3．广泛的硬件支持

Linux能支持x86、ARM、MIPS、ALPHA和PowerPC等多种体系结构的微处理器。目前已成功地移植到数十种硬件平台，几乎能运行在所有流行的处理器上。

由于世界范围内有众多开发者在为Linux的扩充贡献力量，所以Linux有着异常丰富的驱动程序资源，支持各种主流硬件设各和最新的硬件技术，甚至可在没有存储管理单元MMU 的处理器上运行，这些都进一步促进了Linux在嵌入式系统中的应用。

4．安全性及可靠性好

内核高效稳定。Linux内核的高效和稳定已在各个领域内得到了大量事实的验证。

Linux中大量网络管理、网络服务等方面的功能，可使用户很方便地建立高效稳定的防火墙、路由器、工作站、服务器等。为提高安全性，它还提供了大量的网络管理软件、网络分析软件和网络安全软件等。

5．具有优秀的开发工具

开发嵌入式系统的关键是需要有一套完善的开发和调试工具。传统的嵌入式开发调试工具是在线仿真器（In Circuit Emulator，ICE），它通过取代目标板的微处理器，给目标程序提供一个完整的仿真环境，从而使开发者能非常清楚地了解到程序在目标板上的工作状态，便于监视和调试程序。在线仿真器的价格非常高，而且只适合做非常底层的调试。如果使用的是嵌人式Linux，一旦软硬件能支持正常的串口功能，即使不用在线仿真器，也可以很好地进行开发和调试工作，从而节省了一笔不小的开发费用。嵌入式Linux为开发者提供了一套完整的工具链（Tool Chain），能够很方便地实现从操作系统到应用软件各个级别的调试。

6．有很好的网络支持利文件系统支持

Linux从诞生之日起就与Internet密不可分，支持各种标准的Internet网络协议，并且很容易移植到嵌入式系统当中。目前，Linux几乎支持所有主流的网络硬件、网络协议和文件系统，因此它是NFS的一个很好的平台。

另一方面，由于Linux有很好的文件系统支持（例如，它支持Ext2、FAT32、romfs等文件系统），是数据各份、同步和复制的良好平台，这些都为开发嵌入式系统应用打下了坚实的基础。

7．与UNIX完全兼容

目前，在Linux中所包含的工具和实用程序，可以完成UNIX的所有主要功能。

但由于Linux不是为实时而设计的，因而这就成了Linux在实时系统中应用的最大遗憾。不过，目前有众多的自由软件爱好者正在为此进行不懈的努力，也取得了诸多成果

6. Linux btrfs文件系统及管理

Linux btrfs文件系统及管理

linux文件系统，具有写时复制COW(-on-write),改善ext3文件系统单文件大小限制，并加入其他特性，如可写快照，快照的快照，内建RAID，子卷(subvloume)，专注于容错，修复和易于管理，下面一起来看看什么是linux btrfs文件系统及管理关系吧!

什么是btrfs?

Btrfs(B-tree文件系统，通常念成Butter FS，Better FS或B-tree FS)，linux文件系统，具有写时复制COW(-on-write),改善ext3文件系统单文件大小限制，并加入其他特性，如可写快照，快照的快照，内建RAID，子卷(subvloume)，专注于容错，修复和易于管理。单文件可达16EB，最大文件数量2^64，最大卷容量16EB，等。

btrfs功能特性

1,COW:写时复制，每次写入数据时，先将数据写入到新的block,写入成功后，更改旧数据块指针到新数据块，而非更改本身。

2,多物理卷支持，btrfs内建raid，可在线增删磁盘设备，可在线扩展和缩减磁盘空间。

3,数据和元数据校验码，checksum

4,子卷，可单独挂载子卷

5,可写快照，快照的快照，单个文件快照。

6,透明压缩

7,ext3/4和btrfs无痛互转

btrfs 基本用法：

bash/shell Code复制内容到剪贴板

[root@localhost ~]# btrfs --help #查看帮助可以看到btrfs 有很多子命令，用法也很多，这里只举例常用选项。

usage: btrfs [--help] [--version] [...] []

btrfs subvolume create [-i ] [/] #创建子卷

Create a subvolume

btrfs subvolume delete [options] [...] #删除子卷

Delete subvolume(s)

btrfs subvolume list [options] [-G [+|-]value] [-C [+|-]value] [--sort=gen,ogen,rootid,path] #显示子卷列表

List subvolumes (and snapshots)

btrfs subvolume snapshot [-r] [-i ] |[/] #创建子卷快照

Create a snapshot of the subvolume

btrfs subvolume get-default #获取子卷默认的文件系统

Get the default subvolume of a filesystem

btrfs subvolume set-default #设置默认系统给子卷

Set the default subvolume of a filesystem

btrfs subvolume find-new #列出btrfs文件系统中最近修改的文件，结合find命令

List the recently modified files in a filesystem

btrfs subvolume show #显示更多的子卷信息

Show more information of the subvolume

btrfs subvolume sync [...] #子卷同步，类似mount同步模式，内存数据同步到磁盘，有待查证。

Wait until given subvolume(s) are completely removed from the filesystem.

btrfs filesystem df [options] #显示挂载的文件系统详细信息。

Show space usage information for a mount point

btrfs filesystem show [options] [|||label] #显示创建文件系统的磁盘信息。

Show the structure of a filesystem

btrfs filesystem sync #强制文件系统同步，

Force a sync on a filesystem

btrfs filesystem defragment [options] |

[|...] #碎片整理

Defragment a file or a directory

btrfs filesystem resize [devid:][+/-][kKmMgGtTpPeE]|[devid:]max #btrfs文件系统在线扩展和缩减空间

Resize a filesystem

btrfs filesystem label [|] [] #改变btrfs文件系统卷标

Get or change the label of a filesystem

btrfs filesystem usage [options] [..] #显示文件系统当前的使用信息。

Show detailed information about internal filesystem usage .

btrfs balance start [options] #改变磁盘chunk，在线改 数据和元数据 存储方式，单盘改raid，前提满足raid要求。

Balance chunks across the devices

btrfs balance pause #暂停chunk更改，数据量较大，转换时间较长时，先暂停。

Pause running balance

btrfs balance cancel #取消chunk更改，如上

Cancel running or paused balance

btrfs balance resume #中断balance的操作，如上

Resume interrupted balance

btrfs balance status [-v] #显示balance操作状态 如上

Show status of running or paused balance

btrfs device add [options] [...] #文件系统增加磁盘

Add a device to a filesystem

btrfs device delete [...] #文件系统删除磁盘

Remove a device from a filesystem

btrfs device scan [(-d|--all-devices)| [...]] #文件系统磁盘扫描

Scan devices for a btrfs filesystem

btrfs device ready #猜测是检测加入的设备有没有被挂载

Check device to see if it has all of its devices in cache for mounting

btrfs device stats [-z] | #显示文件系统的设备状态

Show current device IO stats. -z to reset stats afterwards.

btrfs device usage [options] [..] #显示文件系统内部设备详细使用信息

Show detailed information about internal allocations in devices.

btrfs文件系统管理

为分区创建btrfs文件系统

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[root@localhost ~]# fdisk -l | grep "^Disk /dev/sd[a-z]" #准备sd{b,c,d,e}4块20G磁盘，未做任何分区。

Disk /dev/sda: 107.4 GB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors

Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors

Disk /dev/sdc: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors

Disk /dev/sde: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors

Disk /dev/sdd: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors

创建单分区btrfs并查看

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[root@localhost ~]# mkfs.btrfs -L 'btrfs' /dev/sdb

btrfs-progs v3.19.1

See http://btrfs.wiki.kernel.org for more information.

Turning ON incompat feature 'extref': increased hardlink limit per file to 65536

Turning ON incompat feature 'skinny-metadata': reced-size metadata extent refs

fs created label btrfs on /dev/sdb

nodesize 16384 leafsize 16384 sectorsize 4096 size 20.00GiB

[root@localhost ~]# btrfs filesystem show

Label: 'btrfs' uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a

Total devices 1 FS bytes used 112.00KiB

devid 1 size 20.00GiB used 2.04GiB path /dev/sdb

btrfs-progs v3.19.1

[root@localhost ~]# mount -o compress=lzo -L btrfs /btrfs/ 挂载时可以设定透明压缩机制。

[root@localhost ~]# btrfs filesystem df /btrfs

Data, single: total=8.00MiB, used=256.00KiB

System, DUP: total=8.00MiB, used=16.00KiB

System, single: total=4.00MiB, used=0.00B

Metadata, DUP: total=1.00GiB, used=112.00KiB

Metadata, single: total=8.00MiB, used=0.00B

GlobalReserve, single: total=16.00MiB, used=0.00B

再添加一块磁盘

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[root@localhost ~]# btrfs device add /dev/sdc /btrfs #添加磁盘，删除用btrfs device delete /dev/sdc /btrfs

[root@localhost ~]# btrfs fi sh

Label: 'btrfs' uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a

Total devices 2 FS bytes used 384.00KiB

devid 1 size 20.00GiB used 2.04GiB path /dev/sdb

devid 2 size 20.00GiB used 0.00B path /dev/sdc

btrfs-progs v3.19.1

[root@localhost ~]#

在线增加或缩减空间,在线改变空间，可以让lvm坐冷板凳了。

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[root@localhost ~]# btrfs fi resize -10G /btrfs/ #在线缩减空间

Resize '/btrfs/' of '-10G'

[root@localhost ~]# btrfs fi sh

Label: 'btrfs' uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a

Total devices 2 FS bytes used 384.00KiB

devid 1 size 10.00GiB used 2.04GiB path /dev/sdb

devid 2 size 20.00GiB used 0.00B path /dev/sdc

btrfs-progs v3.19.1

[root@localhost ~]# btrfs fi resize +7G /btrfs/ #在线增加空间

Resize '/btrfs/' of '+7G'

[root@localhost ~]# btrfs fi sh

Label: 'btrfs' uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a

Total devices 2 FS bytes used 384.00KiB

devid 1 size 17.00GiB used 2.04GiB path /dev/sdb

devid 2 size 20.00GiB used 0.00B path /dev/sdc

btrfs-progs v3.19.1

[root@localhost ~]#

在线更改数据和元数据的结构

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[root@localhost ~]# btrfs fi df /btrfs/

Data, single: total=8.00MiB, used=256.00KiB

System, DUP: total=8.00MiB, used=16.00KiB

System, single: total=4.00MiB, used=0.00B

Metadata, DUP: total=1.00GiB, used=112.00KiB

Metadata, single: total=8.00MiB, used=0.00B

GlobalReserve, single: total=16.00MiB, used=0.00B

[root@localhost ~]# btrfs balance start -mconvert=raid1 /btrfs/ #-mconvert 为改变metadata元数据区的存储结构

Done, had to relocate 4 out of 5 chunks

[root@localhost ~]# btrfs fi sh

Label: 'btrfs' uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a

Total devices 2 FS bytes used 192.00KiB

devid 1 size 17.00GiB used 296.00MiB path /dev/sdb

devid 2 size 20.00GiB used 288.00MiB path /dev/sdc

btrfs-progs v3.19.1

[root@localhost ~]# btrfs fi df /btrfs/

Data, single: total=8.00MiB, used=64.00KiB

System, RAID1: total=32.00MiB, used=16.00KiB

Metadata, RAID1: total=256.00MiB, used=112.00KiB #对比上改为了raid1

GlobalReserve, single: total=16.00MiB, used=0.00B

[root@localhost ~]# btrfs balance start -dconvert=raid1 /btrfs/ #-dconvert 为改变data数据区的存储结构

Done, had to relocate 1 out of 3 chunks

7. linux 的文件系统是什么

文件系统是操作系统用于明确存储设灶晌备（常见的是磁盘，也有基于NANDFlash的固态硬隐亮锋盘）或分区上的文件的方法和数据结构；
即在存储设备上组织文件的方法。
操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。
文件系统由三部分组成：文件系统的接口，对对象操纵和管理的软件集合，对象及属性。
从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保键搜护和检索的系统。

8. 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。

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9. Linux文件系统目录结构解析

下载一个程序源代码，编译并且安装的时候，如果不特别指定安装的程序路径，那么默认会将程序相关的文件安装到这个目录的对应目录下。例如，安装的程序可执行文件被安装（安装实质就是复制到了/usr/local/bin下面，此程序（可执行文件所需要依赖的库文件被安装到了/usr/local/lib目录下，被安装的软件如果是某个开发库（例如Qt，Gtk等那么相应的头文件可能就被安装到了/usr/local/include中等等。也就是说，这个目录存放的内容，一般都是我们后来自己安装的软件的默认路径，如果择了这个默认路径作为软件的安装路径，被安装的软件的所文件都限制在这个目录中，其中的子目录就相应于根目录的子目录。
/proc特殊文件目录：
这是一个特殊的目录，它同样是一个虚拟文件系统。通过这个目录下的各个文件，可以查看系统的内核信息。
/opt保留的文件目录：
一些自定义软件包或者第三方工具，就可以安装在这里。
/mnt文件系统或设备的通用挂载点：
这个目录一般是用于存放挂载储存设备的挂载目录的，比如磁盘，光驱，网络文件系统等，当我们需要挂载某个磁盘设备的时候，可以把磁盘设备挂载到这个目录上去，这样我们可以直接通过访问这个目录来访问那个磁盘了。可以在/mnt目录下面多建立几个子目录，挂载的时候挂载到这些子目录上面，也可以在任意位置设置挂在点，但是不建议这么做。
/media挂载的媒体设备目录：
挂载的媒体设备目录，一般可移动设备挂载到这里，例如cdrom，loppy和cdrecord等。
/var内容经常变化的目录：
此目录下文件的大小可能会改变，如缓冲文件，日志文件，缓存文件，等一般都存放在这里。
/tmp临时文件目录：
该目录存放系统中的一些临时文件，文件可能会被系统自动清空。的系统直接把tmpfs类型的文件系统挂载到这个目录上，tmpfs文件系统由linux内核支持，在这个文件系统中的数据，实际上是内存中的，由于内存的数据断电易失，当系统重新启动的时候我们就会发现这个目录被清空了。
/lost+found恢复文件存放的位置：
当系统崩溃的时候，在系统修复过程中需要恢复的文件，可能就会在这里被找到了，这个目录一般为空。
以上目录，是最常见的重要目录。其中，有些目录初学者容易混淆，这里简单区分一下：
/bin,/sbin与/usr/bin,/usr/sbin:
/bin一般存放对于用户和系统来说“必须”的程序（二进制文件）。
/sbin一般存放用于系统管理的“必需”的程序（二进制文件，一般普通用户不会使用，根用户使用）。
/usr/bin一般存放的只是对用户和系统来说“不是必需的”程序（二进制文件）。
/usr/sbin一般存放用于系统管理的系统管理的不是必需的程序（二进制文件）。
/lib与/usr/lib:
/lib和/usr/lib的区别类似/bin,/sbin与/usr/bin,/usr/sbin。
/lib一般存放对于用户和系统来说“必须”的库（二进制文件）。
/usr/lib一般存放的只是对用户和系统来说“不是必需的”库（二进制文件）。