Linux入门真经-031Linux文件系统初探

本文主要是介绍Linux入门真经-031Linux文件系统初探，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

数据存放于磁盘之中。从物理角度上去看，存于硬盘的扇区或页之间。但是人作为使用者来讲，很难记住文件存于磁盘的哪个物理位置，即使记住也很难去使用和管理。因此便出现了文件系统（VFS：virtual file system），帮助我们去寻址文件地址、分配存储空间、提供各式文件格式的支持、提供备份功能等等。为了应对不同的场景和时代需求，文件系统有很多种实现且各有特点，但是从逻辑上来讲都是提供上述功能的，如：

Linux文件系统：ext2/ext3/ext4、xfs、btrfs、swap等。

Windows文件系统：fat32、ntfs等。

网络文件系统：nfs等。

分布式文件系统：ceph、mogilefs等。

伪文件系统：proc、sysfs等

等等等……

其中，即将给大家介绍的是：Centos6默认的文件系统ext4，Centos7默认文件系统xfs，以及交换分区swap。

本节给大家讲一下linux文件系统一些普适性的东西，最后给大家介绍一下swap。

1、文件系统相关基础知识

inode

我们前面讲过每一个文件都有元数据，包括了自己的名称、大小、权限、修改时间等等。保存元数据的地方我们称之为inode。

文件系统中有许许多多的inode，每一个inode都有一个inode号。他们记录了文件的元数据，也是通往文件真正数据的一扇门。保存文件数据的区块我们称之为block。inode中记录了该文件的block位于磁盘中的什么位置，便于文件系统进一步的寻址。一个文件系统占用一个或者多个inode，但是一个inode不能同时记录多个文件的信息。

block

block用来记录文件的真正数据。每一个block也有一个block号。一个文件可以占用多个block。一个block不能记录多个文件的数据。

block过大的时候，可能会造成空间上的浪费。

比如说，我有1000个1k的小文件。block的大小是4K，那么我需要1000个inode和1000个block，数据主体占据的空间是1000*4K而不是1000*1K哦。

block过小时，大文件的inode会不得不去记录更多的block号，严重时可能会导致inode空间不够用。

无论是inode用完还是block用完，这个文件系统剩余的空间都不能继续使用了，所以创建时inode和block的大小最好过脑子设计一下。好在，默认的参数相当合理。除非你明确知道该文件系统会大量存放小文件或存放巨大文件，一般没必要做过多调整。

superblock

记录文件系统的整体信息。包括这个文件系统有多少inode、多少block；还剩下多少inode、block可用等等。

block bitmap

我们在新增文件的时候，我们需要知道哪些block已经使用，哪些block可以使用。block bitmap就记录了这些信息

inode bitmap

类比block bitmap，记录了哪些inode可以使用，哪些已经使用。

2、SWAP文件系统简介

在linux中，swap是一个单独的分区、单独的文件系统。所以有人习惯称swap分区，有人习惯称swap文件系统。然而怎么称呼其实不重要，我们得搞清楚它是干嘛的。

说到swap不得不扯到Linux的内存使用机制。

linux会将经常用到的数据存入内存中（称之为cache/buffer，这两者有区别，但是你暂时可以理解成都是缓存）。因此，当用户再次需要这部分数据的时候，就可以直接从内存里拿了，速度会快得多得多。因此，你会发现，跑着业务的服务器运行一段时间后空闲内存几乎为零，因为大量空间被缓存占据了，这是linux本身的运行机制。

然而，当服务器负荷过重、内存不够用的时候怎么办呢？这个时候swap就派上用场了。系统会根据最少使用算法，把最不常用的数据填进swap中，以腾出部分内存给业务使用。我们知道，swap本质还是硬盘，所以性能要比内存差得多。所以当你发现系统开始使用swap时，证明你该采取措施降低系统负荷了。我们一般会加内存（纵向扩容）或者使用一些负载均衡的措施（横向扩容）。

本节的内容就到这里，下一节给大家介绍常见文件系统的创建与管理。