文件系统的组成
Linux文件系统（filesystem）组成 superblock：记录整个文件系统的信息，包括inode、block的总量、使用量、剩余量，以及文件系统的格式和其他相关信息 inode：记录文件或者目录的属性和数据所在的block号码，一个文件或者目录占用一个inode block：记录文件的实际数据 inode和block都会有相应的唯一编号，inode中存储有文件数据存放的block号码，这种数据存取的方式成为索引式文件系统。 FAT格式，每个block都会存放下一个block号码，当存放数据的block太过离散，就会使得文件读取时间增加。碎片整理就是将离散的文件数据整理在一起提高文件读取效率 EXT2将文件系统分为多个区块群组（block group），每个区块群组有独立的superblock/inode/block。文件系统的最前端有一个Boot Sector，用来存放开机引导程序
data block datablock的ETX2文件系统中大小主要有种：1K、2K、4K，在文件系统创建时大小就已经确定了
block大小 1K 2K 4K 单一文件最大容量 16GB 256GB 2T 文件系统最大容量 2T 8T 16T 1、block大小和数量在文件系统建立后不能改变，除非重新格式化 2、每个block只能存放一个文件的数据 3、当文件大小超过block大小，则会占用多个block 4、被使用的block内的剩余空间不能再被使用，所以文件所占用的存储空间一般大于文件实际大小，造成空间浪费，尤其是小文件
inode table inode记录文件或目录的属性和实际存放数据的block号码 1、文件的权限（rwx） 2、文件所属用户和组（owner和group） 3、文件的容量（文件实际大小还是存储占用大小？？？） 4、ctime 5、atime 6、mtime 7、特殊权限SUID\SGID\SBIT 8、文件内容的实际指向（pointer）（block号码？？？）
EXT2的inode的属性： 1、每个inode占用128Bytes，ext4和xfs占用256Bytes 2、每个文件只占用一个inode，inode数量在文件系统创建时也已经确定，因此文件系统能够存放的数量更inode数量有关 3、系统读取文件时，先读取inode内容，判断用户身份对应的权限，权限匹配才能够读取block内容 4、每个block号码需要占用inode 4Bytes的容量，当文件容量太大时，直接使用inode无法记录全部的block号码。因此inode记录的block号码区域分为12个直接、1个间接、1个二级间接和1个三级间接单元 直接单元是指存储的block号码直接指向文件存储数据 间接单元是指存储的block号码指向的block里面存储的是剩余的一部分直接单元 二级间接单元是指存储的block号码指向的block里面存储的是剩余的一部分间接单元 三级间接单元是指存储的block号码指向的block里面存储的是剩余的一部分二级间接单元 所以，一个inode记录的文件容量，以1K block为例， （1）12个直接，12*1K （2）1个间接，一个block可以存储 1K/4Bytes=256个block号码，256*1K （3）1个二级间接，256*256*1K （4）1个三级间接，256*256*256*1K 所以总容量为 12*1K + 256*1K + 256*256*1K + 256*256*256*1K = 16GB EXT4为256Bytes的inode，增加存储有ACL、SELinux等信息
superblock： superblock的大小一般来说有1024Bytes，记录的信息有 1、inode和block的总量 2、inode和block的使用量和未使用量 3、inode和block的大小 4、文件系统的最近一次挂载时间、最近一次文件写入时间、最近一次文件系统检测（fsck）时间等 5、一个valid bit数值，'0/1'代表文件系统'挂载/未挂载' 每个block group都可能存在superblock，但是一个文件系统只有一个superblock，所以第一个block group含有superblock，其他则没有，如果有，则为superblock的备份，用来进行系统恢复
文件系统描述说明（filesystem description） 记录每个block group的起始与结束的block号码，说明每个区段（superblock, bitmap, inodemap, data block） 分别介于哪一个 block 号码之间 区块对照表（block bitmap） 记录使用和未使用的block号码
inode对照表（inode bitmap） 记录使用和未使用inode号码
查询EXT2/3/4的superblock信息 dumpe2fs [-bh] filesystem -b，列出保留坏轨的部分 -h，仅列出superblock的信息
目录树 在创建目录时，系统会分配一个inode和至少一个block，inode记录目录的权限和属性等信息，而block则是记录目录里面的文件名以及对应的inode号码
inode number filename 12345678 23456789 ...... a b ......
文件 在创建文件时，系统会分配一个inode和若干个block，由于文件的inode里不包含文件的名称，因此即使有w权限也不能修改文件名。如果要修改文件名，只有在文件所在相关目录下具有w权限。（需要x权限？？？）
目录树的读取 例如/etc/passwd文件系统在读取时： （1）由根目录/，读取根目录的inode，判断相关权限，寻找到存放目录树数据的block，读取数据 （2）根据上述block寻找到etc/的inode，读取etc/的inode，判断相关权限，寻找到存放目录树数据的block，读取数据 （3）根据上述block寻找到passwd的inode，读取passwd的inode，判断相关权限，寻找到存放文件数据的block，读取数据
EXT2/3/4文件的存取和日志式文件系统的功能 创建文件时： 1、判断写入文件的目录是否有w和x权限 2、根据inode bitmap寻找没有使用的inode，将文件属性和权限写入 3、根据block bitmap寻找没有使用的block，将文件数据写入，并更新inode里面的block号码 4、将上述步骤的inode和block号码同步更新到inode bitmap和block bitmap，并更新superblock（更新的原因？？？）
inode table和datablock成为数据存放区域，superblock、inode bitmap、block bitmap成为metadata（中介数据）
数据不一致的状态（inconsistent） 当文件新增时产生异常中断，中介数据和数据存放数据就有可能不匹配的情况，就会发生数据不一致的状态 EXT2文件系统中，系统在开机时会通过superblock里面的valid bit与filesystem state是否为clean等来判断是否强制进行数据一致性检查，检查通过程序e2fsck进行。然而，但文件数据比较多时，耗费时间会比较多
日志式文件系统 在filesystem中划出一块日志记录区域，来记录文件写入或修改时的步骤 1、在文件写入之前，在日志记录区块记录文件准备要写入的一些信息 2、文件权限属性和数据的写入；metadata数据的更新 3、上述步骤完成后，日志区块更新该文件完成的记录 当出现写入文件异常中断时，通过检查日志记录区块就可以知道哪个文件，进行针对性的修复，而不必对整个文件系统进行一致性检查，达到快速修复的目的。EXT2不具备这个特性，需要升级至EXT3/4
Linux文件系统的运行 非同步处理：但一个文件被载入内存之后，如果文件未被修改，则被标志为clean，反之，则被标志为dirty。系统会不定时将dirty数据写入磁盘来保证数据一致性。通过命令sync可以强制将dirty数据立刻写入磁盘
挂载点的意义（mount point） 将文件系统与目录结合的动作称为"挂载"，挂载点一定是目录。文件系统需要挂载之后才能够使用。
其他linux支持的文件系统与VFS（virtual filesystem switch） 查看linux支持的文件系统 ls -l /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs，目前已经载入内存的文件系统 cat /proc/filesystems VFS（virtual filesystem switch） 通过virtual filesystem switch，系统能够管理文件系统，自动识别文件系统类型。
XFS文件系统
文件系统的查看
文件系统的简单信息查看 df [-ahikmHT] file/directory 常用于文件系统容量查看 -a，列出所有文件系统，包括/proc -h，将文件大小以更加易读的形式显示出来，例如默认是以bytes为单位，对于大小适合的文件，可以转换为KB、MB、GB等 -H，以M=1000K代替M=1024K计算 -k，以KBytes为单位显示文件容量 -m，以MBytes为单位显示文件容量 -i，使用inode数量代替容量显示 -T，显示对应partition的filesystem类型 df主要从superblock读取信息，执行速度很快
du [-ahsSmk] file/directory 常用于目录容量查看 -a，列出所有文件和目录容量，默认仅统计目录下的文件量 -h，将文件大小以更加易读的形式显示出来，例如默认是以bytes为单位，对于大小适合的文件，可以转换为KB、MB、GB等 -s，列出总量而不显示每个目录的容量 -S，列出目录下每个目录、子目录和文件各自占用的容量，不包括子目录 -m，以MBytes为单位显示文件容量 -k，以KBytes为单位显示文件容量 du直接从文件系统中搜索文件数据，执行速度需要耗费时间较多
ln链接
实体链接和符号链接 Hard Link（实体链接） 1、每个文件占用一个inode，文件通过inode来指向实际内容 2、读取文件需要通过读取目录树的内容来寻找文件名和对应的inode number 文件名只和目录有关，文件内容和inode有关，可以存在多个文件名指向同一个inode number，这种就是Hard Link。（也就是只需在目录树下新增一条文件名记录并匹配inode number）这种链接方式不耗费inode 限制： 1、不能跨越filesystem（filesystem文件格式可能不同；相同格式的文件系统之间的inode是相互独立的，存在inode号码重叠的情况） 2、不能链接目录（？？？） Symbolic Link（符号链接） 符号链接会创建一个文件，这个文件会让读取的数据指向被链接的文件名。类似于windows的快捷方式。所以文件被删除以后，符号链接会提示找不到源文件
创建链接ln ln [-sf] source destination -s，创建symbol link，默认创建hard link -f，强制操作，若destination存在，则删除后重新创建链接 link数量 当创建一个目录 /tmp/directory 时，目录底下会同时创建 /directory/. 和 /directory/.. /tmp/directory 和 /tmp/diectory/. 是相同的目录，而 /tmp/directory/.. 指向上一级目录 /tmp，所以当我们新建一个空目录时，新建目录的链接数就已经是2了，而上一级目录链接数则会增加1
磁盘的分区、格式化、检验与挂载
磁盘的分区、格式化、检验与挂载 查看磁盘分区 lsblk [-dfimpt] [device] -d，仅列出磁盘本身而不列出磁盘的分区 -f，列出磁盘文件系统类型 -i，使用ASCII码线段输出，不实使用复杂编码 -m，同时列出该设备在/dev下的权限 -p，列出设备的完整名称 -t，列出设备的详细信息
NAME：设备文件名 MAJ:MIN：主要：次要设备代码 RM：是否为可卸载设备 SIZE:设备容量 RO:是否为只读 TYPE:设备类型，磁盘（disk）、分区（partition）、只读存储器（rom）等 MOUNTPOINT:挂载点
列出设备的UUID UUID是全局单一识别码 blkid
列出磁盘分区表类型和分区信息 parted device print
磁盘分区 GPT gdisk device
MBR fdisk device
更新linux核心分区表信息 partprobe [-s]
磁盘格式化 默认单位为Bytes mkfs mkfs.xfs mkfs.ext4
文件系统检验 xfs_repair [-fnd] device -f， -n，仅进行检查 -d，在单人维护模式下，针对根目录（/）进行检查和修复
fsck.ext4 [-pf] [-b superblock] device -p，当文件系统在修复时，如果有需要回复y的动作时，自动回复y来继续进行修复动作 -f，强制进行详细检查 -b，后边接superblock的位置。当superblock损坏时，可以通过备份来进行修复。superblock的备份位置：1k block在8193，2k block在16384，4k block在32768
文件系统的挂载与卸载 注意：1、一个文件系统只能挂载在一个目录 2、一个目录只能挂载一个文件系统 3、被挂载的目录是个空目录。如果目录不为空，那目录原本的文件会暂时消失直至文件系统被卸载 mount -a，根据配置文件/etc/fstab来挂载所有的文件系统 -l，增加显示label信息 -t，后面增加文件系统类型来指定挂载挂载类型 -n，在默认情况下，系统会将挂载情况实时写入/etc/mtab，以利于其他程序运行。单人维护模式下不写入 -o，后面接一些挂载的额外参数 --bind directory new_directory，将文件夹挂载到另一个文件夹上 挂载参考的信息：1、/etc/filesystems，系统制定的测试挂载文件系统类型的优先顺序 2、/proc/filesystems，系统已经载入的文件系统类型 umount [-fln] device/mountpoint -f，强制卸载 -l，立刻卸载，比-f要强 -n，不更新/etc/mtab的情况下卸载
磁盘/文件系统参数的修改 mknod device [bcp] [Major] [Minor] b，设置这杯名称成为一个周边存储设备。例如磁盘 c，设置设备名称成为一个周边输入设备。例如鼠标 p，设置设备名称成为一个FIFO文件 Major，主要设备代码 Minor，次要设备代码 xfs_admin [-lu] [-L label] [-U uuid] device -l，列出设备的label -u，列出设备的UUID -L，设置设备的label -U，设置设备的UUID uuidgen，产生一个新的uuid tune2fs [-l] [-L label] [-U uuid] device -l，将superblock被的数据读取出来，类似于dumpe2fs -h -L，设置设备的label -U，设置设备的UUID
设置开机挂载 设置开机挂载/etc/fstab和/etc/mtab 根目录必须挂载，且必须是第一个被挂载的 /etc/fstab挂载格式:6个字段 [设备/UUID] [mount point] [filesystem type] [文件系统参数] [dump] [fsck]
修改完以后，可以通过mount -a来测试新增格式是否符合规范。实际挂载记录在/etc/mtab和/proc/mounts文件中
特殊设备loop挂载 挂载光盘/DVD镜像文件 mount -o loop iso_file mount_point
创建大文件以制作loop设备
交换空间（swap）的创建 交换空间（swap） 使用实体分区创建swap 1、给swap创建分区，修改system id（系统会默认给新分区分配文件系统ID） 2、使用mkswap格式化成swap格式 3、启用创建的swap（swapon） 使用文件创建swap 1、使用dd创建一个文件 2、使用mkswap格式化成swap格式 3、启用创建的swap（swapon） 分区工具parted parted [device] [command [options]] command: 创建新分区 mkpart [primary|logical|extended] [filesystem type] 显示分区 print 删除分区 rm [partition]
