2023Linux文件系統(tǒng)掛裝與高層體系結(jié)構(gòu)

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WindowsXP昂揚(yáng)的價(jià)格和升級(jí)收費(fèi)政策使更多企業(yè)和個(gè)人用戶(hù)轉(zhuǎn)向自由開(kāi)放的Linux操作系統(tǒng)，目標(biāo)雇主群會(huì)快速增長(zhǎng)。下面是我整理的關(guān)于Linux文件系統(tǒng)掛裝與高層體系結(jié)構(gòu)，希望大家仔細(xì)閱讀!

文件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

既然已經(jīng)看到了文件系統(tǒng)的構(gòu)造方法，現(xiàn)在就看看Linux文件系統(tǒng)層的體系結(jié)構(gòu)。本文從兩個(gè)角度考察Linux文件系統(tǒng)。首先采納高層體系結(jié)構(gòu)的角度。然后進(jìn)行深層次探討，介紹實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)層的主要結(jié)構(gòu)。

高層體系結(jié)構(gòu)

盡管大多數(shù)文件系統(tǒng)代碼在內(nèi)核中(后面探討的用戶(hù)空間文件系統(tǒng)除外)，但是圖1所示的體系結(jié)構(gòu)顯示了用戶(hù)空間和內(nèi)核中與文件系統(tǒng)相關(guān)的主要組件之間的關(guān)系。

圖1.Linux文件系統(tǒng)組件的體系結(jié)構(gòu)

用戶(hù)空間包含一些應(yīng)用程序(例如，文件系統(tǒng)的運(yùn)用者)和GNUC庫(kù)(glibc)，它們?yōu)槲募到y(tǒng)調(diào)用(翻開(kāi)、讀取、寫(xiě)和關(guān)閉)供給用戶(hù)接級(jí)塊(superblock)、inode、dentry和文件。超級(jí)塊在每個(gè)文件系統(tǒng)的根上，超級(jí)塊描述和維護(hù)文件系統(tǒng)的狀態(tài)。文件系統(tǒng)中管理的每個(gè)對(duì)象(文件或書(shū)目)在Linux中表示為一個(gè)inode。inode包含管理文件系統(tǒng)中的對(duì)象所需的全部元數(shù)據(jù)(包括可以在對(duì)象上執(zhí)行的操作)。另一組結(jié)構(gòu)稱(chēng)為dentry，它們用來(lái)實(shí)現(xiàn)名稱(chēng)和inode之間的映射，有一個(gè)書(shū)目緩存用來(lái)保存最近運(yùn)用的dentry。dentry還維護(hù)書(shū)目和文件之間的關(guān)系，從而支持在文件系統(tǒng)中移動(dòng)。最終，VFS文件表示一個(gè)翻開(kāi)的文件(保存翻開(kāi)的文件的狀態(tài)，比方寫(xiě)偏移量等等)。

根本的文件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

Linux文件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)對(duì)困難系統(tǒng)進(jìn)行抽象化的好玩例子。通過(guò)運(yùn)用一組通用的API函數(shù)，Linux可以在很多種存儲(chǔ)設(shè)備上支持很多種文件系統(tǒng)。例如，read函數(shù)調(diào)用可以從指定的文件描述符讀取肯定數(shù)量的字節(jié)。read函數(shù)不了解文件系統(tǒng)的類(lèi)型，比方ext3或NFS。它也不了解文件系統(tǒng)所在的存儲(chǔ)媒體，比方ATAttachmentPacketInterface(ATAPI)磁盤(pán)、Serial-AttachedSCSI(SAS)磁盤(pán)或SerialAdvancedTechnologyAttachment(SATA)磁盤(pán)。但是，當(dāng)通過(guò)調(diào)用read函數(shù)讀取一個(gè)文件時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)正常返回。本文講解這個(gè)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)方法并介紹Linux文件系統(tǒng)層的主要結(jié)構(gòu)。

什么是文件系統(tǒng)?

首先答復(fù)最常見(jiàn)的問(wèn)題，;什么是文件系統(tǒng);。文件系統(tǒng)是對(duì)一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備上的數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)進(jìn)行組織的機(jī)制。由于定義如此寬泛，支持它的代碼會(huì)很有意思。正如前面提到的，有很多種文件系統(tǒng)和媒體。由于存在這么多類(lèi)型，可以預(yù)料到Linux文件系統(tǒng)接口實(shí)現(xiàn)為分層的.體系結(jié)構(gòu)，從而將用戶(hù)接口層、文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和操作存儲(chǔ)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序分隔開(kāi)。

掛裝

在Linux中將一個(gè)文件系統(tǒng)與一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備關(guān)聯(lián)起來(lái)的過(guò)程稱(chēng)為掛裝(mount)。運(yùn)用mount吩咐將一個(gè)文件系統(tǒng)附著到當(dāng)前文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)中(根)。在執(zhí)行掛裝時(shí)，要供給文件系統(tǒng)類(lèi)型、文件系統(tǒng)和一個(gè)掛裝飾。

為了說(shuō)明Linux文件系統(tǒng)層的功能(以及掛裝的方法)，我們?cè)诋?dāng)前文件系統(tǒng)的一個(gè)文件中創(chuàng)立一個(gè)文件系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)的方法是，首先用dd吩咐創(chuàng)立一個(gè)指定大小的文件(運(yùn)用/dev/zero作為源進(jìn)行文件復(fù)制)--換句話(huà)說(shuō)，一個(gè)用零進(jìn)行初始化的文件，見(jiàn)清單1。

清單1.創(chuàng)立一個(gè)經(jīng)過(guò)初始化的文件

1.$ddif=/dev/zeroof=file.imgbs=1kcount=10000

2.10000+0recordsin

3.10000+0recordsout

4.$

現(xiàn)在有了一個(gè)10MB的file.img文件。運(yùn)用losetup吩咐將一個(gè)循環(huán)設(shè)備與這個(gè)文件關(guān)聯(lián)起來(lái)，讓它看起來(lái)像一個(gè)塊設(shè)備，而不是文件系統(tǒng)中的常規(guī)文件：

1.$losetup/dev/loop0file.img

2.$

這個(gè)文件現(xiàn)在作為一個(gè)塊設(shè)備出現(xiàn)(由/dev/loop0表示)。然后用mke2fs在這個(gè)設(shè)備上創(chuàng)立一個(gè)文件系統(tǒng)。這個(gè)吩咐創(chuàng)立一個(gè)指定大小的新的ext2文件系統(tǒng)，見(jiàn)清單2。

清單2.用循環(huán)設(shè)備創(chuàng)立ext2文件系統(tǒng)

1.$mke2fs-c/dev/loop010000

2.mke2fs1.35(28-Feb-2004)

3.max_blocks1024000,rsv_groups=1250,rsv_gdb=39

4.Filesystemlabel=

5.OStype:Linux

6.Blocksize=1024(log=0)

7.Fragmentsize=1024(log=0)

8.2512inodes,10000blocks

9.500blocks(5.00%)reservedforthesuperuser

10

11.$

運(yùn)用mount吩咐將循環(huán)設(shè)備(/dev/loop0)所表示的file