用户在硬件存储设备中执行的文件建立、写入、读取、修改、转存与控制等操作都是依靠文件系统来完成的。文件系统的作用是合理规划硬盘,以保证用户正常的使用需求。Linux系统支持数十种的文件系统,而最常见的文件系统如下所示。
- Ext3:是一款日志文件系统,能够在系统异常宕机时避免文件系统资料丢失,并能自动修复数据的不一致与错误。然而,当硬盘容量较大时,所需的修复时间也会很长,而且也不能百分之百地保证资料不会丢失。它会把整个磁盘的每个写入动作的细节都预先记录下来,以便在发生异常宕机后能回溯追踪到被中断的部分,然后尝试进行修复。
- Ext4:Ext3的改进版本,作为RHEL 6系统中的默认文件管理系统,它支持的存储容量高达1EB(1EB=1,073,741,824GB),且能够有无限多的子目录。另外,Ext4文件系统能够批量分配block块,从而极大地提高了读写效率。
- XFS:是一种高性能的日志文件系统,而且是RHEL 7中默认的文件管理系统,它的优势在发生意外宕机后尤其明显,即可以快速地恢复可能被破坏的文件,而且强大的日志功能只用花费极低的计算和存储性能。并且它最大可支持的存储容量为18EB,这几乎满足了所有需求。
RHEL 7系统中一个比较大的变化就是使用了XFS作为文件系统,这不同于RHEL 6使用的Ext4。在拿到了一块新的硬盘存储设备后,也需要先分区,然后再格式化文件系统,最后才能挂载并正常使用。硬盘的分区操作取决于您的需求和硬盘大小;您也可以选择不进行分区,但是必须对硬盘进行格式化处理。
日常在硬盘需要保存的数据实在太多了,因此Linux系统中有一个名为super block的“硬盘地图”。Linux并不是把文件内容直接写入到这个“硬盘地图”里面,而是在里面记录着整个文件系统的信息。因为如果把所有的文件内容都写入到这里面,它的体积将变得非常大,而且文件内容的查询与写入速度也会变得很慢。Linux只是把每个文件的权限与属性记录在inode中,而且每个文件占用一个独立的inode表格,该表格的大小默认为128字节,里面记录着如下信息:
- 该文件的访问权限(read、write、execute);
- 该文件的所有者与所属组(owner、group);
- 该文件的大小(size);
- 该文件的创建或内容修改时间(ctime);
- 该文件的最后一次访问时间(atime);
- 该文件的修改时间(mtime);
- 文件的特殊权限(SUID、SGID、SBIT);
- 该文件的真实数据地址(point)。
而文件的实际内容则保存在block块中(大小可以是1KB、2KB或4KB),一个inode的默认大小仅为128B(Ext3),记录一个block则消耗4B。当文件的inode被写满后,Linux系统会自动分配出一个block块,专门用于像inode那样记录其他block块的信息,这样把各个block块的内容串到一起,就能够让用户读到完整的文件内容了。对于存储文件内容的block块,有下面两种常见情况(以4KB的block大小为例进行说明)。
- 情况1:文件很小(1KB),但依然会占用一个block,因此会潜在地浪费3KB。
- 情况2:文件很大(5KB),那么会占用两个block(5KB-4KB后剩下的1KB也要占用一个block)。