靈光一閃來個科普貼：Linux檔案系統

在計算機系統中，各種需要儲存的資訊都是以檔案的形式存在的。檔案管理是對系統資訊資源的管理，是作業系統的一項重要功能。

1. 檔案與檔案系統：

1.1 檔案：

檔案是具有名字的一組相關資訊的有序集合，存放在外部儲存器中。檔案的名字稱為檔名，它是檔案的標識。檔案的資訊可以是各種各樣的，一個程式、一批資料、一張圖 片、一段影片等都可以作為檔案的內容。檔案的儲存空間是具有長久記憶特性的外部儲存器(如磁碟、磁帶等),因而檔案是可以長久儲存的資訊形式。所有需要在系統關機後仍能保留的資訊都應以檔案的形式存在。

1.2 檔案系統

檔案系統是作業系統的一個重要組成部分，它負責管理系統中的檔案，為使用者提供使用檔案的操作介面。檔案系統由實施檔案管理的軟體和被管理的檔案組成。檔案系統軟體屬於系統核心程式碼，檔案則按特定的格式存放在磁碟分割槽中。檔案系統通常以磁碟分割槽劃分每個分割槽對應一個獨立的檔案系統。 

歸納起來，檔案系統的功能包括以下幾項：

l   實現檔案的“按名存取"，包括按名建立、讀寫、檢索、修改、刪除檔案等操作。

l   管理分割槽儲存空間，實施儲存空間的分配、回收與重組。 

l   實現對檔案的共享、保密和保護措施。

l   提供檔案訪問介面。 

1.3 檔案的描述

為了實施和控制對檔案的各種訪問操作,檔案系統為每個檔案都建立了一個檔案控制塊(File Control Block, FCB).檔案的FCB的作用類似於程式的PCB,它記錄了檔案的使用者和管理者所關心的所有資訊包括檔名、屬主、檔案大小、物理儲存位置、修改和訪問時間、存取許可權等。當使用者建立一 個新檔案時，檔案系統就為這個檔案建立起一個FCB。隨著檔案的操作FCB的內容也相應地變化。當檔案被刪除時，它的FCB也就消失了。

2. 檔案系統的特點

Linux 繼承了Unix檔案系統的優秀設計，並結合了此現代檔案系統的先進技術， 在開放性、可擴充套件性和效能方面都十分出色。以下介紹Linuxs 檔案系統的幾個主要特徵。

2.1 支援多種檔案系統

許多作業系統(如DOS. Windows等)只支援種成幾種專用的檔案系統，而Linux系統則可以支援幾乎所有流行的檔案系統。這使得Linux可以和許多其他作業系統共存，允許使用者訪問其他作業系統分割槽中的檔案。使用者可以使用標準的系統呼叫操作各個檔案系統中的檔案，並可在它們之間自由地複製和移動檔案。這種相容性帶來的另一個好處是Linux使用者可以根據應用需要選擇最適合的檔案系統，並可體驗眾多檔案系統新產品的先進特色。

2.2 樹型可掛裝目錄結構

Linux 系統採用了樹型目錄和分割槽掛裝的概念，系統分割槽上的檔案系統稱為根檔案系統，其他所有分割槽的檔案系統都要桂裝(mount)到根檔案系統下的某個目錄下，然後透過根目錄來訪問。因此，與Windows系統將每個分割槽獨立為棵樹不同， Linux 檔案系統總是隻有一一棵樹，不管掛入的是本地磁碟分割槽還是網路上的檔案系統，它們都與根檔案系統無縫結合，使用者訪問這些分割槽就如同訪問根檔案系統所在分割槽樣。另外，Linux 支援動態地掛裝和解除安裝檔案系統，允許使用者靈活地組織和擴充儲存空間。

2.3 檔案、裝置統一管理

Linux 將裝置也抽象為檔案來處理，使使用者可以像讀/寫檔案樣地操作裝置進行IO操作。這樣做既簡化了系統結構和程式碼，又方便了使用者對裝置的使用。

2.4 linux 檔案系統的結構

Linux 檔案系統採用了分層結構的設計，如下圖所示：

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