文件系统
分区与文件系统
对分区进行格式化是为了在分区上建立文件系统。一个分区通常只能格式化为一个文件系统，但是磁盘阵列等技术可以将一个分区格式化为多个文件系统。
组成
最主要的几个组成部分如下：
- inode：一个文件占用一个 inode，记录文件的属性，同时记录此文件的内容所在的 block 编号；
- block：记录文件的内容，文件太大时，会占用多个 block。
除此之外还包括：
- superblock：记录文件系统的整体信息，包括 inode 和 block 的总量、使用量、剩余量，以及文件系统的格式与相关信息等；
- block bitmap：记录 block 是否被使用的位图。
文件读取
对于 Ext2 文件系统，当要读取一个文件的内容时，先在 inode 中查找文件内容所在的所有 block，然后把所有 block 的内容读出来。
而对于 FAT 文件系统，它没有 inode，每个 block 中存储着下一个 block 的编号。
磁盘碎片
指一个文件内容所在的 block 过于分散，导致磁盘磁头移动距离过大，从而降低磁盘读写性能。
block
在 Ext2 文件系统中所支持的 block 大小有 1K，2K 及 4K 三种，不同的大小限制了单个文件和文件系统的最大大小。
| 大小 | 1KB | 2KB | 4KB |
|---|---|---|---|
| 最大单一文件 | 16GB | 256GB | 2TB |
| 最大文件系统 | 2TB | 8TB | 16TB |
一个 block 只能被一个文件所使用，未使用的部分直接浪费了。因此如果需要存储大量的小文件，那么最好选用比较小的 block。
inode
inode 具体包含以下信息：
- 权限 (read/write/excute)；
- 拥有者与群组 (owner/group)；
- 容量；
- 建立或状态改变的时间 (ctime)；
- 最近读取时间 (atime)；
- 最近修改时间 (mtime)；
- 定义文件特性的旗标 (flag)，如 SetUID…；
- 该文件真正内容的指向 (pointer)。
inode 具有以下特点：
- 每个 inode 大小均固定为 128 bytes (新的 ext4 与 xfs 可设定到 256 bytes)；
- 每个文件都仅会占用一个 inode。
inode 中记录了文件内容所在的 block 编号，但是每个 block 非常小，一个大文件随便都需要几十万的 block。而一个 inode 大小有限，无法直接引用这么多 block 编号。因此引入了间接、双间接、三间接引用。间接引用让 inode 记录的引用 block 块记录引用信息。
目录
建立一个目录时，会分配一个 inode 与至少一个 block。block 记录的内容是目录下所有文件的 inode 编号以及文件名。
可以看到文件的 inode 本身不记录文件名，文件名记录在目录中，因此新增文件、删除文件、更改文件名这些操作与目录的写权限有关。
日志
如果突然断电，那么文件系统会发生错误，例如断电前只修改了 block bitmap，而还没有将数据真正写入 block 中。
ext3/ext4 文件系统引入了日志功能，可以利用日志来修复文件系统。
挂载
挂载利用目录作为文件系统的进入点，也就是说，进入目录之后就可以读取文件系统的数据。
目录配置
为了使不同 Linux 发行版本的目录结构保持一致性，Filesystem Hierarchy Standard (FHS) 规定了 Linux 的目录结构。最基础的三个目录如下：
- / (root, 根目录)
- /usr (unix software resource)：所有系统默认软件都会安装到这个目录；
- /var (variable)：存放系统或程序运行过程中的数据文件。
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