linux unix 文件系统

linux unix 文件系统

几种文件系统的原理与对比

一、              文件系统原理

1.         文件系统特点

文件系统具有以下特点： 1)        友好的用户接口，用户只对文件进行操作，而不管文件结构和存放的物理位置。 2)        对文件按名存取，对用户透明。 3)        某些文件可以被某个用户或进程所共享。 4)        文件系统大都使用磁盘、磁带、和光盘等大容量存储器作为介质，因此，可存储大量信息。 2.         文件系统软件组件 1)        与文件管理有关的软件； 2)        被管理的文件； 3)        实施文件管理的数据结构。 3.         逻辑文件结构2种形式 1)        无结构的流式； 2)        有结构的记录式文件。 4.         物理结构文件 1)        连续文件； 2)        索引文件； 3)        链接文件。 5.         文件系统提供的服务 1)        关于设置和修改用户对文件的存取权限的服务； 2)        关于建立健全、改变和删除目录的服务； 3)        关于文件共享、设置访问路径的服务； 4)        创建、打开、读写、关闭，以及撤消文件的服务。         二、              Minix文件系   引导块是计算机加电启动时可由ROMBIOS自动读入的执行代码和数据。但并非所有盘都用作引导设备，所以对于不用于引导的盘片，这一盘块中可以不含代码。但任何盘片必须要含有引导块空间，以保持MINIX文件系统格式的统一。如果内核文件放在文件系统中，那么就可以在文件系统所在的设备的第一个块（引导块空间）存放实际的引导程序，并由它来取得和加载文件系统中的内核映象文件。超级块主要功能是给出文件系统各个部分的大小，其中包含描叙文件系统布局的信息，和引导块一样，超级块的大小也是固定的1024字节。如果给出块的大小和i节点数，我们可以很容易地算出i节点位图的大小和存放i节点所需的快数。i节点位图用于说明i节点是否被使用，每个位代表一个i节点，其中第0号i节点为被使用。在内存的超级块表中，有一个字段直接指向第一个空闲的i节点，当新创建的文件需要i节点时，将第一个空闲节点分配出去，修改位图中相应的位，同时将指针指向下一个空闲节点。当一个节点被释放时，需要检查，看这个节点是否位于当前所指向的空闲节点的前面，若是则修改指针，然后将位图中对应的位清零。区段位图用于说明区段的使用情况，同样是每个位代表一个区段，其中第0号区段未使用。区段是磁盘的一种基本分配单位，其大小和块的大小一样。使用区段的目的是，确保同一个文件的磁盘块位于同一个柱面上，从而提高文件顺序读取时的性能。区段的分配和释放跟i节点类似。i节点部分存放着文件系统中文件和目录名的索引节点，每个文件或目录名都有一个i节点。每个i节点结构中存放着对应文件的相关信息。文件中的数据是存放在磁盘块的数据区中的，而一个文件名则通过对应的i节点与这些数据磁盘块相联系，这些盘块的号码就存放在i节点的逻辑块数组中。 另外，对于/dev/目录下的设备文件来说，它们并不占用磁盘数据区中的数据盘块，即它们的文件长度是0。设备文件名的i节点仅用于保存其所定义设备的属性和设备号。设备号被存放在设备文件i节点的逻辑块数组0中。 三、              Linux文件系统 1.         linux文件系统组成 1)        虚拟文件系统； 2)        实际文件系统。 2.         主要文件系统类型 1)        ext2：非日志文件系统； 2)        ext3：日志文件系统，metadata中记录文件更改信息。 3.         文件系统结构图   四、              Solaris/Open Solaris文件系统（128位，动态文件系统，1Z= T 1T=1024G）                传统文件系统                           ZFS文件系统 五、              snapshot快照 1.         snapshot：在线快照，备份时不需要umount文件系统，不占用整个文件系统空间，根据实际占有量分配大小； 2.         fssnap：UFS，ufsdump，ufsrestore，备份时需要umount文件系统。 六、              ZFS多优秀的地方 被称作终极文件系统的ZFS，相比传统文件系统，有许多优秀的地方： 1.         以前，文件系统被局限于一个设备，因此文件系统自身会受到该设备大小的限制。由于存在大小限制，因此创建和重新创建传统文件系统很耗时，有时候还很难。由于 ZFS 文件系统不局限于特定设备，因此可以轻松、快捷地创建。在为存储池分配的空间内，ZFS 文件系统可以自动增长。 2.         ZFS 建立在池存储概念的基础上。与典型文件系统映射到物理存储器不同，池中的所有 ZFS 文件系统都共享该池中的可用存储器。因此，即使文件系统处于非活动状态，实用程序（例如 df）报告的可用空间也会发生变化，因为池中的其他文件系统会使用或释放空间。 3.       ZFS 中的所有元数据都是动态分配的。其他大部分文件系统都会预分配其大量元数据。ZFS 是事务性文件系统。大部分文件系统修改都捆绑到事务组中，并异步提交至磁盘，从而保证了数据的安全性和完整性。 4.         采用快照进行系统的备份和恢复。文件系统的快照开销很小，并且很容易在 ZFS 中创建。在大多数ZFS 环境中，快照很可能是通用的。   具体文档见附件

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