文件系统

我们知道文件可以分为磁盘文件和内存文件，内存文件前面已经说过，现在说说磁盘文件

初始inode

概念:inode是在Linux操作系统中的一种数据结构，其本质是结构体，它包含了与文件系统中各个文件相关的一些重要信息。在Linux中创建文件系统时，同时回创建大量的inode。

磁盘文件由两部分构成，分别是文件内容和文件属性。文件内容就是文件当中存储的数据，文件属性就是文件的一些基本信息，例如文件名，文件大小以及文件创建时间等信息都是文件属性，问问价属性又被称为元信息。

在命令行输入ls -l,即可显示当前目录下各文件的属性信息。

其中各列信息所对应的信息如下所示:

在LINUX操作系统中，文件的元信息和内容是分离存储的,其中保存元信息的结构称为inode,因为系统当中可能存在大量的文件，所以我们需要给每个文件的属性集起一个唯一的编号，即inode号。也就是说，inode是一个文件的属性集合，Linux中几乎每个文件都有一个inode,为了区分系统当中大量的inode,我们为每个inode设置了编号

在命令行输入ls -i即可显示各个文件的inode编号

无论是文件内容还是文件属性，都是存储在磁盘当中的。

磁盘的概念

磁盘是一种永久性存储介质，在计算机中，磁盘几乎是唯一的机械设备，与磁盘相对应的就是内存，内存是掉电易失存储介质，目前所有的普通文件都是在磁盘中存储的。

磁盘在冯诺依曼体系结构中既可以充当输入设备，又可以充当输出设备

磁盘的寻优方案

对磁盘进行读写操作时，一般有以下几个步骤:

1.确定读写信息在磁盘的哪个盘面

2.确定读写信息在磁盘的哪个柱面

3.确定读写信息在磁盘的哪个扇区

通过以上步骤，可以确定信息在磁盘中的读写位置。

磁盘的分区与格式化介绍

线性存储介质

理解文件系统，首先我们必须将磁盘想象成一个线性的存储介质，想想磁带，当磁带被卷起来时，其就像磁盘一样是圆形的，但当我们把磁带拉直后，其就是线性的。

磁盘分区

磁盘通常被称为块设备，一般以扇区为单位，一个扇区的大小通常为512字节。我们若以大小为512G的磁盘为例，该磁盘就可以被分为十亿多个扇区。

计算机为了更好的管理磁盘，于是对磁盘进行了分区。磁盘分区就是使用分区编辑器在磁盘上划分几个逻辑部分，盘片一旦划分成数个分区，不同的目录与文件就可以存储进不同的分区，分区越多，就可以将文件性质分的越细,按照更为细节的性质，存储在不同的地方以管理文件，例如在Windows下磁盘一般被分为C盘和D盘两个区域。

在Linux操作系统下，我们也可以通过以下命令查看我们磁盘的分区信息。

磁盘格式化

当磁盘完成分区后，我们还需要对磁盘进行格式化。磁盘格式化就是对磁盘中的分区进行初始化的一种操作1，这种操作通常会导致现有的磁盘或分区中所有的文件被清除。

简单来说，磁盘格式化就是对分区后的各个区域写入对应的管理信息。

其中，写入的管理信息是什么是由文件系统决定的，不同的文件系统格式化时写入的管理信息是不同的，常见的文件系统有EXT2,EXT3,XFS等。

EXT2文件系统的存储方案

计算机为了更好的管理磁盘，会对磁盘进行分区。而对于每一个分区来说，分区的头部会包括一个启动块(Boot Block),对于该分区的其余区域，EXT2文件系统会根据分区的大小将其划分为一个个的块组(Block Group).

注意:启动块的大小是确定的，而快组的大小是油格式化确实的，并且不能更改。

其次，每个组块都有着相同的组成结构,每个组块都由超级快(Super Block),快组描述符表(Group Descriptor Table),块位图(Block Bitmap),inode位图(inode Bitmap),inode表(inode Table)以及数据表(Data Block)组成。

Super Block：存放文件系统本身的结构信息。记录的信息主要有：Data Block和inode的总量、未使用的Data Block和inode的数量、一个Data Block和inode的大小、最近一次挂载的时间、最近一次写入数据的时间、最近一次检验磁盘的时间等其他文件系统的相关信息。Super Block的信息被破坏，可以说整个文件系统结构就被破坏了。

Group Descriptor Table：块组描述符表，描述该分区当中块组的属性信息。

Block Bitmap：块位图当中记录着Data Block中哪个数据块已经被占用，哪个数据块没有被占用。

inode Bitmap： inode位图当中记录着每个inode是否空闲可用。

inode Table：存放文件属性，即每个文件的inode。

Data Blocks：存放文件内容。

注意:

如何理解创建一个空文件?

通过遍历inode位图的方式，找到一个空闲的inode
在inode表中找到对应的inode,并将文件的属性信息填充进inode结构中
将该文件的文件名和inode指针添加到目录文件的数据块中。

如何理解对文件写入信息?

通过文件的inode编号找到对应的inode结构。
通过inode结构找到存储该文件内容的数据块，并将数据写入数据块
若不存在数据块或申请的数据块已被写满，则通过遍历块位图的方式找到一个空闲的块号，并在数据区当中找到对应的空闲块，再将数据写入数据块，最后还需要建立数据块和inode结构的对应关系。

如何理解删除一个文件?

将该文件对应的inode在inode位图当中置为无效。
将该文件申请过的数据块在块位图当中置为无效。

因为此操作并不会真正将文件对应的信息删除，而只是将其inode号和数据块号置为了无效，所以当我们删除文件后短时间内是可以恢复的。

为什么说是短时间内呢，因为该文件对应的inode号和数据块号已经被置为了无效，因此后续创建其他文件或是对其他文件进行写入操作申请inode号和数据块号时，可能会将该置为无效了的inode号和数据块号分配出去，此时删除文件的数据就会被覆盖，也就无法恢复文件了。

为什么拷贝文件的时候特别慢,而删除文件却特别块?

因为拷贝文件需要先创建文件，然后再对该文件进行写入操作，该过程需要先申请inode号并填入文件的属性信息，之后还需要再申请数据块号，最后才能进行文件内容的数据拷贝，而删除文件只需将对应文件的inode号和数据块号置为无效，无需真正的删除文件，所以拷贝慢，而删除文件时很快的。

如何理解目录?

都说在Linux下一切皆文件,目录当然也可以被看作为文件.
目录有自己的属性信息，目录的inode结构当中存储的就是目录的属性信息，比如目录的大小,目录的拥有者等。
目录也有自己的内容，目录的数据块当中存储的就是该目录下的文件名以及对应文件的inode指针。

注意:每个文件的文件名并没有存储在自己的inode结构当中，而是存储在该文件所处目录文件的文件内容当中。因为计算机并不关注文件的文件名，计算机只关注文件的inode号，而文件名和文件的inode指针存储在其目录文件的文件内容当中后，目录通过文件名和文件的inode指针即可将文件名和文件内容及其属性连接起来。