.png)
在 linux 中可以使用 fdisk -l 查看一个磁盘的物理结构：
.png)
该磁盘有255个heads，也就是说共有255个盘面。3263个柱面（cylinders），也就是说每个盘面上都有3263个磁道， 63 sectors/track说的是每个磁道上共有63个扇区。命令结果也给出了Sector size的值是512bytes。那我们动笔算一下该磁盘的大小吧。255盘面 * 3263柱面 * 63扇区 * 每个扇区512bytes = 26839088640byte。结果是26.8G,和磁盘的总大小相符。1.2 磁盘的读写原理系统将文件存储到磁盘上时，按柱面、磁头、扇区的方式进行，即最先是第1磁道的第一磁头下（也就是第1盘面的第一磁道）的所有扇区，然后，是同一柱面的下一磁头，……，一个柱面存储满后就推进到下一个柱面，直到把文件内容全部写入磁盘。系统也以相同的顺序读出数据。读出数据时通过告诉磁盘控制器要读出扇区所在的柱面号、磁头号和扇区号（物理地址的三个组成部分）进行。磁盘控制器则直接使磁头部件步进到相应的柱面，选通相应的磁头，等待要求的扇区移动到磁头下。在扇区到来时，磁盘控制器读出每个扇区的头标，把这些头标中的地址信息与 期待检出的磁头和柱面号做比较（即寻道），然后，寻找要求的扇区号。待磁盘控制器找到该扇区头标时，根据其任务是写扇区还是读扇区，来决定是转换写电路， 还是读出数据和尾部记录。找到扇区后，磁盘控制器必须在继续寻找下一个扇区之前对该扇区的信息进行后处理。如果是读数据，控制器计算此数据的ECC码，然 后，把ECC码与已记录的ECC码相比较。如果是写数据，控制器计算出此数据的ECC码，与数据一起存储。在控制器对此扇区中的数据进行必要处理期间，磁 盘继续旋转。其实我们的文件大多数的时候都是破碎的，在文件没有破碎的时候,摇臂只需要寻找1次磁道并由磁头进行读取,只需要1次就可以成功读取;但是如果文件破碎成11处,那么摇臂要来回寻找11次磁道磁头进行11次读取才能完整的读取这个文件,读取时间相对没有破碎的时候就变得冗长。因此，磁盘IO时的过程包括：| IDE 磁盘 | 描述 | 配置 |
|---|---|---|
| /dev/hda | 1st (PRimary) IDE controller | Master |
| /dev/hdb | 1st (Primary) IDE controller | Slave |
| /dev/hdc | 2nd (Secondary) IDE controller | Master |
| /dev/hdd | 2nd (Secondary) IDE controller | Slave |
.png)
其中第一个框和第二个框，是已经分好区的磁盘，第三个硬盘没有分区。[root]# fdisk /dev/sdbCommand (m for help): m (Enter the letter "m" to get list of commands)Command action a toggle a bootable flag b edit bsd disklabel c toggle the dos compatibility flag d delete a partition l list known partition types m print this menu n add a new partition o create a new empty DOS partition table p print the partition table q quit without saving changes s create a new empty Sun disklabel t change a partition's system id u change display/entry units v verify the partition table w write table to disk and exit x extra functionality (experts only)Command (m for help): nCommand action e extended p primary partition (1-4)pPartition number (1-4): 1First cylinder (1-9729, default 1):Using default value 1Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-9729, default 9729):Using default value 9729Command (m for help): w (Write and save partition table)[root]# mkfs.ext4 -L disk2 /dev/sdb |
关于文件系统的三个易混淆的概念：.png)
4. 开机直接挂载编辑 /etc/fstab 文件，添加：/dev/sda1 /test ext3 defaults 1 1，重启则发选已经挂载上去。5.总结
.png)
文件是文件系统对数据的分割单元。文件系统用目录来组织文件，赋予文件以上下分级的结构。在硬盘上实现这一分级结构的关键，是使用 inode 来虚拟普通文件和目录文件对象。在Linux系统中，目录也是一种文件。所以/home/sammy 是指向目录文件sammy 的绝对路径。磁盘与文件系统：.png)
3.1inodeinodes 是实现文件存储的关键。在 Linux 中，文件系统中管理的每个对象（文件或目录）表示为一个 inode。inode 包含管理文件系统中的对象所需的所有元数据（包括可以在对象上执行的操作）。在 Linux 系统中，一个文件可以分成几个数据块存储在分区内。为了搜集各数据块，我们需要该文件对应的inode。每个文件对应一个 inode。这个 inode 中包含多个指针，指向属于该文件各个数据块。当操作系统需要读取文件时，只需要找到对应 inode，收集分散的数据块，就可以收获我们的文件了。
.png)
读取文件：在Linux中，我们通过解析路径，根据沿途的目录文件来找到某个文件。目录中的条目除了所包含的文件名，还有对应的inode编号。当我们输入$cat /var/test.txt时，Linux 将在根目录文件中找到 var 这个目录文件的inode编号，然后根据 inode 合成 var 的数据。随后，根据 var 中的记录，找到 text.txt 的 inode 编号，沿着 inode 中的指针，收集数据块，合成 text.txt 的数据。整个过程中，会参考三个inode：
.png)
因此，当我们读取一个文件时，实际上是在目录中找到了这个文件的inode编号，然后根据inode的指针，把数据块组合起来，放入内存供进一步的处理。当我们创建一个文件时，是分配一个空白 inode 给该文件，将其 inode 编号记入该文件所属的目录，然后选取空白的数据块，让 inode 的指针指向这些数据块，并放入内存中的数据。3.2 循环设备在类Unix系统中，/dev/loop是一种伪设备，这种设备使得文件可以如同块设备一般被访问。在目录上挂载包含文件系统的文件一般需要两步：dd if=/dev/zero of=file.img bs=1k count=10000 //创建一个初始化文件losetup /dev/loop0 file.img //创建一个循环设备mke2fs -c /dev/loop0 10000 //创建文件系统mkdir /mnt/point1 //创建挂载点mount -t ext2 /dev/loop0 /mnt/point1 //挂载3.3 文件系统的结构
.png)
用户空间包含一些应用程序（例如，文件系统的使用者）和 GNU C 库（glibc），它们为文件系统调用（打开、读取、写和关闭）提供用户接口。系统调用接口的作用就像是交换器，它将系统调用从用户空间发送到内核空间中的适当端点。VFS 是底层文件系统的主要接口，它是 Linux 内核中的一个软件抽象层。。这个组件导出一组接口，然后将它们抽象到各个文件系统，各个文件系统的行为可能差异很大。有两个针对文件系统对象的缓存（inode 和 dentry）。它们缓存最近使用过的文件系统对象。因为有 VFS存在，Linux 允许众多不同的文件系统共存，并支持跨文件系统的文件操作。它通过一些数据结构及其方法向实际的文件系统如 ext2，vfat 提供接口机制。每个文件系统实现（比如 ext2、JFS 等等）导出一组通用接口，供 VFS 使用。缓冲区缓存会缓存文件系统和相关块设备之间的请求。例如，对底层设备驱动程序的读写请求会通过缓冲区缓存来传递。这就允许在其中缓存请求，减少访问物理设备的次数，加快访问速度。可以使用sync命令将缓冲区缓存中的请求发送到存储媒体（迫使所有未写的数据发送到设备驱动程序，进而发送到存储设备）。
3.4 VFS （虚拟文件系统）Linux 中允许众多不同的文件系统共存，如 ext2, ext3, vfat 等。通过使用同一套文件 I/O 系统调用即可对 Linux 中的任意文件进行操作而无需考虑其所在的具体文件系统格式；更进一步，对文件的 操作可以跨文件系统而执行。如下图所示，我们可以使用 cp 命令从 vfat 文件系统格式的硬盘拷贝数据到 ext3 文件系统格式的硬盘；而这样的操作涉及到两个不同的文件系统。
.png)
过程：VFS调用 vfat 的读文件方法将 a.txt 的数据读入内存；再将 a.txt 在内存中的数据映射到b.txt对应的内存空间后，VFS调用ext3的写文件方法将b.txt写入磁盘；从而实现了最终的跨文件系统的复制操作。“一切皆是文件”是 Unix/Linux 的基本哲学之一。不仅普通的文件，目录、字符设备、块设备、 套接字等在 Unix/Linux 中都是以文件被对待；它们虽然类型不同，但是对其提供的却是同一套操作界面。操作文件时需先打开；打开文件时，VFS 会知道该文件对应的文件系统格式；当VFS把控制权传给实际的文件系统时，实际的文件系统再做出具体区分，对不同的文件类型执行不同的操作。这也就是“一切皆是文件”的根本所在。
.png)
从物理介质读文件的具体过程：
.png)
当在用户应用程序调用文件 I/O read()操作时，系统调用 sys_read() 被激发，sys_read() 找到文件所在的具体文件系统，把控制权传给该文件系统，最后由具体文件系统与物理介质交互，从介质中读出数据。3.5 Linux 文件系统类型3.5.1 ReiserFSReiserFS 是一种文件系统格式。Linux内核从2.4.1版本开始支持ReiserFS。ReiserFS原先是Novell公司的SuSELinux Enterprise采用的默认文件系统，直到2006年10月12日其宣称将在未来的版本改采ext3为默认。和同样在 Linux Kernel 2.4 版本下的 ext2 及 ext3 相比较，处理 4KB 以下的小文件时（tail packing enable），ReiserFS 的速度快了 10 到 15 倍[3]。但是，有些目录的操作在 ReiserFS 上面并不同步，（包括像 unlink(2)），可能会导致一些重度依赖文件锁（file-based lock）机制的应用程序上面数据的毁损。ReiserFS 在一个单一复合B+树中存储文件的亚数据信息（stat item）、目录文件信息（directory items）、索引节点中的块列表（indirect items），这些信息都有唯一的标识号作为B+树的索引值。3.5.2 ext2 文件系统ext2 文件系统（也称为第二扩展文件系统）旨在克服早期 Linux 版本中使用的 Minix 文件系统的缺点。多年来，该文件系统一直广泛应用于 Linux。但 ext2 中没有日志，现在基本上已被 ext3 和最新的 ext4 所取代。
3.5.3 ext3 文件系统ext3 文件系统向标准 ext2 文件系统添加了日志功能，因此是一个非常稳定的文件系统的一个演化发展。它在大多数情况下提供合理的性能并且仍旧在改进。由于它在可靠的 ext2 文件系统上添加了日志功能，因此可以将现有 ext2 文件系统转换为 ext3 文件系统，并且在必要时还可以转换回来。
3.5.4 ext4 文件系统ext4 是作为 ext3 的扩展来启动的，它通过增加存储限制和提高性能来满足更大文件系统的需求。为了保留 ext3 的稳定性，在2006 年 6 月，该扩展被拆分成一个新的文件系统，即 ext4。ext4 文件系统在 2008 年 12 月正式发布，包含在 2.6.28 内核中。3.5.5 vfat 文件系统vfat 文件系统（也称为FAT32）没有日志功能，且缺乏完整的 Linux 文件系统实现所需的许多特性。它可用于在 Windows 和 Linux 系统之间交换数据，因为 Windows 和 Linux 都能读取它。不要将这个文件系统用于 Linux，除非要在 Windows 和 Linux 之间共享数据。3.5.6 XFS 文件系统XFS 文件系统拥有日志功能，包含一些健壮的特性，并针对可伸缩性进行了优化。XFS 通常是相当快的。在大文件操作方面，XFS 在所有测试中一直处于领先地位。XFS 的性能非常接近 ReiserFS，并在大多数测试指标上都超过了 ext3。3.5.7 IBM JFS 文件系统IBM 的Journaled File System (JFS)，目前用于 IBM 企业服务器，专为高吞吐量服务器环境而设计。它可用于 Linux，包含在几个发行版中。要创建 JFS 文件系统，使用 mkfs.jfs 命令。3.6 选择文件系统选择合适的下一代 Linux 文件系统一直很简单。那些只寻求原始性能的人通常倾向于使用 ReiserFS，而那些更关心数据完整性特性的人则首选 ext3/4。然而，随着 XFS 的 Linux 版的发布，事情突然变得令人困惑。尤其是，对于 ReiserFS 是否依然是下一代文件系统性能方面的佼佼者，人们开始感到疑惑。mkfs命令来创建文件系统，使用mkswap命令创建交换空间。mkfs命令实际上是几个特定文件系统的命令的前端，比如面向 ext3 的mkfs.ext3，面向 ext4 的mkfs.ext4以及面向 ReiserFS 的mkfs.reiserfs。你的文件系统上安装的是什么文件系统支持？使用ls/sbin/mk*命令即可得到答案。参考文档：http://djt.QQ.com/article/view/620http://my.oschina.net/leejun2005/blog/290073http://vbird.dic.ksu.edu.tw/linux_basic/0230filesystem.phphttp://www.CUOXin.com/vamei/p/3506566.htmlhttp://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-linux-kernel/http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-vfs/http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/filesystem/l-fs9/http://zh.wikipedia.org/wiki/ReiserFS新闻热点
疑难解答
