深入探索 Linux 文件系统:原理、机制与应用
1. Linux 文件系统概述
Linux 系统支持多种文件系统,这得益于虚拟文件系统(VFS)实现的一组抽象接口。VFS 运用多个数据结构,为不同的本地和非本地文件系统实现通用的抽象方法。常见的数据结构有索引节点(inodes)、目录项(directory entries)、文件对象(file objects)和超级块(superblocks),这些结构确保了不同文件系统在设计和操作上的一致性。
VFS 不仅提供文件系统抽象,还设有多个缓存以提升文件系统操作性能,如目录项缓存和索引节点缓存。同时,内核中的页缓存机制能加速用户空间程序的读写请求。
Linux 内核的 I/O 栈主要分为三个部分:虚拟文件系统(VFS)、块层和物理层。Linux 支持的各种文件系统可看作 VFS 层的末端。VFS 位于用户空间程序和实际文件系统之间,实现了通用的文件模型,使应用程序能使用统一的访问方法进行操作,而无需考虑底层使用的文件系统。
2. Linux 文件系统分类
Linux 支持的文件系统众多,内核原生支持一些文件系统,如 XFS、Btrfs 以及扩展文件系统的 2、3、4 版本,这些被视为本地文件系统,它们的设计遵循 Linux 的原则和理念。而像 NTFS 和 FAT 等文件系统则属于非本地文件系统,虽然 Linux 内核能够识别它们,但通常需要额外配置,因为它们不符合本地文件系统的惯例。
从功能角度,文件系统可分类如下:
- 日志型文件系统 :采用日志机制保障文件系统的一致性和可靠性。
- 写时复
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