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第3章 文件系统管理 教学内容： 文件系统基础 RAID管理 LVM管理 教学目标： 了解文件系统结构 熟悉常用文件系统 掌握RAID和LVM管理方法 教学重点： RAID和LVM 文件系统基本管理命令 教学难点： 文件系统内部结构 一．文件系统基础 1. Linux文件系统特点 Linux的最重要特征之一就是支持多种文件系统这样它更加灵活并可以和许多其它种操作系统共存Linux和Unix并不使用设备标志符（如设备号或驱动器名称）来访问独立文件系统，而是通过一个将整个文件系统表示成单一实体的层次树结构来访问它。Linux每安装(mount)一个文件系统时都会其加入到文件系统层次树中。不管是文件系统属于什么类型，都被连接到一个目录上且此文件系统上的文件将取代此目录中已存在的文件。这个目录被称为安装点或者安装目录。当卸载此文件系统时这个安装目录中原有的文件将再次出现。当磁盘初始化时（使用fdisk），磁盘中将添加一个描叙物理磁盘逻辑构成的分区结构。每个分区可以拥有一个独立文件系统如EXT2。文件系统将文件组织成包含目录，软连接等存在于物理块设备中的逻辑层次结构。 EXT2文件系统把所使用的逻辑分区划分成块(BlockGroup)，并从0开始依次编号。 每个块组中包含若干数据块，数据块中就是目录或文件容。 块组中包含着几个用于管理和控制的信息块：超级块、组描述符表、块位图、inode位图和inode表 Ext2内部的各块 超级块 超级块是用来描述EXT2文件系统整体信息的数据结构主要描述文件系统的目录和文件的静态分布情况，以及描述文件系统的各种组成结构的尺寸、数量、形态的信息等。 超级块对于文件系统的使用和维护是至关重要的。 超级块位于每个块组的最前面，每个块组中包含的超级块内容是相同的。 在系统运行期间，需要把超级块复制到内存的系统缓冲区内。只需把块组0的超级块读入内存，其它块组的超级块做为备份。 组描述符 组描述符表的每个表项是一个组描述符。组描述符是一个ext2_group_desc结构，用来描述一个块组的有关信息。 Linux的组描述符为32字节，每一个块组有一个组描述符。 所有的组描述符集中在一起依次存放，形成组描述符表。 描述符表中的组描述符的顺序与块组在磁盘上的顺序对应。 组描述符可能占用多个物理块,具有相同内容的组描述符表放在每个块组中做为备份。 块位图 每个块组都有一个块位图，位于组描述符表之后，用来描述本块组中数据块的使用状况。 块位图的每一位(bit)表示一个数据块的使用情况，为1表示对应的数据块已占用，为0表示数据块空闲。各位(bit)的顺序与块组中数据块的顺序一致。 块位图一般占用一个逻辑块。EXT2块位图装入一个高速缓存中。高速缓存容纳EXT2_MAX_GROUP_LOAD个块位图，该值目前定义为8。 Inode位图 在Ext2文件系统中inode是基本的构件，它表示文件系统树型结构的节点。每一个节点是一个文件或目录。 Ext2文件系统中的每个文件有一个inode描述，且只能有一个inode描述。 Inode表 一个块组中所有文件的inode形成了inode表。表项的序号就是inode号。inode表存放在块组中所有数据块之前。inode位图反映了inode表中各个表项的使用情况，为1表示对应的表项已占用，为0表示表项空闲。inode位图也装入一个高速缓存中。 （2）reiserfs文件系统 采用先进的日志机制，是一种日志式文件系统 速度比ext3快很多，但它不兼容ext2文件系统 支持海量磁盘 处理小文件（小于4K)特别优秀，因为它的文件数据和索引结点是紧临在一起,存放在B*树的叶结点 动态分配索引 尾文件压缩（能提高存储性能，但降低了速度） （3）XFS 64位文件系统 把设备分成8个或更多的大小相同的区域（分配组），这样，内核可同时和多个分配组进行I/O 两根B+树，一棵按空间大小来存储空闲空间的范围，一棵按物理位置的排序来存储这些区域 尽量使用B+树 相对reiserfs来说：它在重启时给为空的块置零，更频繁的将暂挂元数据写到磁盘。 使用延迟分配技术：可优化磁盘写性能 文件系统权不局限于ugo的rwx，可随意填加 支持扩展属性 （4）ext3文件系统 ext2的升级版本，一种日志式文件系统 ext3向下兼容ext2，两者之间可以任意切换采用日志恢复技术，恢复速度快，发生不正常关机后不调用fsck检查文件系统 优化了硬盘驱动器的头运动，速度比ext2快 （5）JFS 最小文件系统：16MByte,最大文件系统:512万亿Byte 真正的64位FS 动态Inode分配 两种目录组织：小目录（可组织八项内容在Inode中），大目录（使用B+树