Linux --- 文件系统

news2024/11/25 14:32:48

1. 文件系统的概念

Linux 文件系统是一种用于管理、存储和组织数据的层次结构，用于在 Linux 操作系统中管理磁盘上的数据存储。它定义了如何在存储介质（如硬盘、固态硬盘或 USB 闪存）上组织文件和目录，以及如何读取、写入和操作这些文件。

1.1 主要特点和概念

1. 层次目录结构：Linux 文件系统采用树形目录结构，所有的文件和目录都从根目录（`/`）开始。根目录下可以有多个子目录，每个子目录下又可以包含文件和其他子目录。这种结构使得文件的组织和访问非常清晰。

2. 挂载点：在 Linux 中，文件系统通过挂载点将不同的文件系统（例如不同的磁盘分区、外部存储设备等）集成到单一的目录树下。挂载点是目录，通过它可以访问挂载的文件系统。

3. 文件类型：
- 常规文件：存储普通数据，如文本文件、二进制文件等。
- 目录：包含文件和其他目录的特殊文件。
- 符号链接(软链接)：指向其他文件或目录的引用，类似于 Windows 中的快捷方式。
- 设备文件：代表系统中的硬件设备，通常位于 `/dev` 目录中。
- 管道和套接字：用于进程间通信的特殊文件。

4. 文件权限和所有权：每个文件和目录都有与之关联的权限和所有权，确定哪些用户和组可以读取、写入或执行文件。

5. 元数据：文件系统不仅存储文件内容，还存储与文件相关的元数据，如文件大小、创建时间、修改时间、权限、所有者等。

6. 日志记录（Journaling）：一些高级文件系统（如 ext4、xfs）支持日志记录，以保护数据免受系统崩溃或断电的影响。

1.2 常见的 Linux 文件系统类型

- ext4：第四代扩展文件系统，是目前最常用的 Linux 文件系统，支持大容量存储和高效的日志记录机制。
- XFS：高性能的 64 位日志文件系统，适合大文件和高并发工作负载。
- Btrfs：新一代文件系统，支持高级功能如快照、压缩和多设备管理。
- FAT32/exFAT：适用于与 Windows 兼容的文件系统，通常用于 USB 驱动器和存储卡。

1.3 功能

- 数据存储和检索：文件系统负责在存储设备上保存和检索数据。
- 存储管理：管理存储设备的可用空间，处理磁盘的分配和碎片整理。
- 数据完整性：确保数据在存储过程中不受损坏，一些文件系统支持数据校验和修复功能。
- 权限管理：管理文件和目录的访问权限，确保系统安全性。

Linux 文件系统是 Linux 操作系统管理和组织数据的核心组件，它为用户提供了一种高效、安全的方式来存储和访问数据。

2. Linux文件系统的作用

‌ Linux文件系统的主要作用包括管理文件和目录的存储和访问，实现从文件名到文件存储物理地址的映射，文件存储空间的分配与回收，以及对文件及目录的管理。‌

Linux文件系统是Linux操作系统中非常核心的组成部分，它负责管理文件和目录的存储和访问。具体来说，Linux文件系统的作用体现在以下几个方面：

‌实现按文件名存取文件信息‌，完成从文件名到文件存储物理地址的映射，这是文件系统最基本的功能之一，它使得用户可以通过文件名方便地访问文件，而无需关心文件的物理位置。
‌文件存储空间的分配与回收‌，文件系统需要管理磁盘上的存储空间，包括分配新的文件存储空间和回收不再使用的空间。
‌对文件及目录的管理‌，包括创建、删除、重命名文件和目录，以及设置文件的权限等。
‌提供操作系统与用户的接口‌，文件系统还提供了用户与操作系统交互的接口，使用户能够通过简单的命令或图形界面来管理和操作文件。
‌提供安全性、共享机制等文件自身的服务‌，确保文件的安全性和提供文件共享功能，以满足不同的应用需求。

此外，Linux中的根文件系统特别重要，它包含了操作系统中的所有必要文件和目录，是系统启动时加载的第一个文件系统。根文件系统的健康和稳定对于整个系统的运行至关重要。

综上所述，Linux文件系统通过上述功能和服务，为Linux操作系统提供了一个高效、安全、易于管理的文件和目录管理系统，是Linux系统中不可或缺的重要组成部分‌。

GPT给出：

Linux 文件系统的主要作用是管理数据的存储和组织方式。它负责如何在存储设备（如硬盘、SSD）上存储、检索、组织和管理数据。以下是 Linux 文件系统的一些关键作用：

1. **文件组织和管理**：文件系统定义了文件和目录的结构，使得操作系统和用户能够以层次结构（树状结构）来组织和访问文件。

2. **存储分配**：文件系统决定了如何在磁盘上分配和管理存储空间。它将大块的存储设备分割成更小的块（通常称为块或簇），并管理这些块的分配和回收。

3. **文件和目录权限**：文件系统提供了权限管理机制，允许用户和组对文件和目录设置不同的访问权限（如读、写、执行）。

4. **文件系统挂载**：Linux 文件系统支持挂载功能，允许不同的文件系统（如 ext4、xfs、btrfs）或不同的存储设备（如硬盘分区、USB 设备、网络文件系统）在单一的目录结构下无缝集成。

5. **文件命名和访问**：文件系统管理文件的命名规则和访问方式，确保文件可以通过路径或文件名被唯一标识和访问。

6. **元数据管理**：文件系统管理与文件相关的元数据，例如文件的大小、创建时间、修改时间、权限等。这些元数据帮助操作系统快速检索和管理文件。

7. **容错和数据完整性**：一些文件系统提供了数据完整性检查、错误检测和修复机制，以保证文件存储的可靠性。

8. **日志记录**：某些文件系统（如 ext4、xfs）支持日志记录（journaling），以在系统崩溃或突然断电时，保护文件系统的完整性。

这些功能使 Linux 能够有效地管理数据存储，确保文件的安全、可靠和高效访问。

3. linux 常见文件系统类型

在 linux 系统中常见的文件系统类型分别为 ext3、ext4、proc 文件系统和 sysfs 文件系统。 ext3 文件系统是从 ext2 发展过来的，而且完全兼容 ext2 文件系统，并且比 ext2 要小，要可靠。 ext4 文件系统是在 ext3 的基础上改进的，并且 ext4 文件系统在性能和可靠性上都要比 3 的表现更好，而且功能也非常的丰富，并且 ext4 完全兼容 ext3 ，ext3 只支持 32000 个子目录，但是 ext4 支持无限数量的子目录，所以比 3 更优秀。
Proc 文件系统，这个文件系统是 linux 系统中特殊的文件系统，实际上只存在于内存中，是一个伪文件系统，该文件系统是内核和内核模块用来向进程发送消息的机制。

4. ubuntu文件系统类型

4.1 df -T 命令的使用

可以使用“df -T ”命令来打印文件系统的类型。
Filesystem 显示该文件系统的分区，会将所有的设备名称进行打印，如下图所示：

/dev/sda5 是 ubuntu 的主分区，Type 是文件系统的类型。所以 ubuntu 的主分区的文件类型就是 ext4。
ext4 上边的 tmpfs 是虚拟内存文件系统。
617629888 这串数字代表的是内存的总和，1k 代表单位。 ext4 和 ext3 它是日志型的文件系统，要比传统型的文件系统安全，因为它可以用独立内容的日志来跟踪磁盘内容的变化，Used 是已经使用的空间大小，Available 这一列是剩余空间大小，Use% 是磁盘使用率。最后一个 Mounted on 是磁盘挂载的目录，这里 /dev/sda5 就挂载到了 / 目录上面。