Linux--Ext2文件系統(tǒng).ppt

1、Linux文件系統(tǒng),文件系統(tǒng)指文件存在的物理空間。在Linux系統(tǒng)中，每個(gè)分區(qū)都是一個(gè)文件系統(tǒng)，都有自己的目錄層次結(jié)構(gòu)。,Linux的最重要特征之一就是支持多種文件系統(tǒng)，這樣它更加靈活，并可以和許多其它種操作系統(tǒng)共存。,Virtual File System（虛擬文件系統(tǒng)）使得Linux可以支持多個(gè)不同的文件系統(tǒng)。由于系統(tǒng)已將Linux文件系統(tǒng)的所有細(xì)節(jié)進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，所以Linux核心的其它部分及系統(tǒng)中運(yùn)行的程序?qū)⒖吹浇y(tǒng)一的文件系統(tǒng)。,Linux的虛擬文件系統(tǒng)允許用戶同時(shí)能透明地安裝許多不同的文件系統(tǒng)。虛擬文件系統(tǒng)是為L(zhǎng)inux用戶提供快速且高效的文件訪問(wèn)服務(wù)而設(shè)計(jì)的。,常用Linux文件系統(tǒng),

2、Linux系統(tǒng)核心可以支持十多種文件系統(tǒng)類型： JFS、 ext、ext2、ext3、 ISO9660、XFS、Minx、MSDOS、UMSDOS、 VFAT、NTFS、 HPFS、 NFS、SMB、SysV、PROC、 romfs等。,Linux引導(dǎo)啟動(dòng)時(shí)，默認(rèn)使用的文件系統(tǒng)是根文件系統(tǒng)。裝載根文件系統(tǒng)也是引導(dǎo)系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程的最后一個(gè)步驟。 文件系統(tǒng)包含兩大類：根文件系統(tǒng)和附加文件系統(tǒng)。 根文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)至少應(yīng)該引導(dǎo)的一個(gè)文件系統(tǒng)，它包含了構(gòu)建整個(gè)操作系統(tǒng)的基本程序和相關(guān)目錄 附加文件系統(tǒng)則是除了根文件系統(tǒng)之外的所有文件系統(tǒng)，本身無(wú)法直接使用，需要掛載到根文件系統(tǒng)的某個(gè)目錄下方可使用。,2

3、5,根文件系統(tǒng)描述,26,根文件系統(tǒng)呈倒掛樹狀層次結(jié)構(gòu)，一般包括如下幾個(gè)目錄：/etc、 /dev、/usr、/bin、 /var等。 如下圖所示：,根文件系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu),27,各目錄功能如下：,嵌入式Linux常用文件系統(tǒng),Flash Memory簡(jiǎn)介 Flash Memory上的兩種技術(shù) NAND：串行；順序讀?。贿m合大容量；通常需MTD NOR ：并行；隨機(jī)讀?。贿m合數(shù)據(jù)或程序存儲(chǔ)；XIP； 在嵌入式中常見(jiàn)的文件系統(tǒng)有cramfs、romfs、jffs、yaffs、Ext2fs 等 。,Ext2fs,第二版擴(kuò)展文件系統(tǒng)（Ext2fs）的優(yōu)點(diǎn) Ext2fs支持達(dá)4 TB的內(nèi)存（Ext是2G）

4、。 Ext2fs文件名稱最長(zhǎng)可以到1012個(gè)字符。 當(dāng)創(chuàng)建文件系統(tǒng)時(shí)，管理員可以選擇邏輯塊的大?。ㄍǔ４笮】蛇x擇 1024、2048和4096字節(jié)）。 Ext2fs實(shí)現(xiàn)快速符號(hào)鏈接：不需要為此目的而分配數(shù)據(jù)塊，并且將目標(biāo)名稱直接存儲(chǔ)在索引節(jié)點(diǎn)表中，這使性能有所提高，特別是在速度上。,Ext2fs,Ext2磁盤數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),文件系統(tǒng),文件系統(tǒng)的一個(gè)主要任務(wù)是管理邏輯塊的分配和回收 一個(gè)分區(qū)的所有塊都有一個(gè)從0開(kāi)始計(jì)數(shù)的全局塊號(hào)，這些塊被聚在一起分成幾個(gè)大的塊組，每個(gè)塊組中有多少個(gè)塊是固定的。 EXT2管理的這組邏輯塊用于存放文件，每個(gè)文件占用一系列的邏輯塊。每個(gè)文件的長(zhǎng)度都是按塊取整,任何Ext2分

5、區(qū)中的第一個(gè)塊從不受Ext2文件系統(tǒng)的管理，因?yàn)檫@一塊是為分區(qū)的啟動(dòng) 扇區(qū)所保留的。 Ext2分區(qū)的其余部分分成塊組(block group每個(gè)塊組的分布圖,超級(jí)塊,EXT2文件系統(tǒng)的超級(jí)塊一共有1024字節(jié)，它存儲(chǔ)在引導(dǎo)塊的后面。文件系統(tǒng)管理器利用它們來(lái)使用和維護(hù)文件系統(tǒng)。 超級(jí)塊中含有文件系統(tǒng)的布局信息，其主要功能是給出文件系統(tǒng)不同部分的大小形狀。如給定塊大小、I節(jié)點(diǎn)總數(shù)、每組內(nèi)I節(jié)點(diǎn)數(shù)、空閑塊和空閑I節(jié)點(diǎn)數(shù)等。 在Linux啟動(dòng)時(shí)，根設(shè)備中的超級(jí)塊被讀入內(nèi)存，存放在ext2-super block結(jié)構(gòu)中。,組描述符,EXT2將一個(gè)分區(qū)分成若干個(gè)塊組，每一個(gè)塊組都用一個(gè)稱之為ext2Jgr

6、oupes desc的組描述符結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，一個(gè)分區(qū)所有塊組的描述符集中到一起形成組描述符表。 組描述符用于存儲(chǔ)文件系統(tǒng)中某個(gè)塊組的一些重要信息的位置以及該塊組的空間使用情況，主要包括塊組的數(shù)據(jù)塊分配位圖所在數(shù)據(jù)塊的編號(hào)、塊組的inode分配位圖所在的數(shù)據(jù)塊的編號(hào)和該塊組的mode表所存放的第1個(gè)數(shù)據(jù)塊的編號(hào)，同時(shí)組描述符中也存儲(chǔ)了該塊組的空閑數(shù)據(jù)塊數(shù)、空閑mode數(shù)和目錄數(shù)。,I節(jié)點(diǎn)(inode),EXT2文件系統(tǒng)中的每一個(gè)文件都用一個(gè)稱之為inode的結(jié)構(gòu)來(lái)描述，同一個(gè)塊組中的文件所對(duì)應(yīng)的inode組合到一起形成一個(gè)塊組的inode表。 在inode中存儲(chǔ)了對(duì)應(yīng)文件的屬性、訪問(wèn)控制信息以及

7、文件所占用的邏輯塊在塊組中的編號(hào)。所以訪問(wèn)inode是文件系統(tǒng)定位一個(gè)文件的基本途徑。,位圖,EXT2文件系統(tǒng)用位圖來(lái)管理邏輯塊和I節(jié)點(diǎn)的使用情況，位圖分為塊位圖和I節(jié)點(diǎn)位圖。 每個(gè)塊組都有一個(gè)塊位圖，用來(lái)描述本塊組中數(shù)據(jù)塊的使用狀況。塊位圖占用一個(gè)磁盤塊，當(dāng)某位為“1”時(shí)，表示對(duì)應(yīng)磁盤塊空閑，為0，時(shí)表示對(duì)應(yīng)磁盤塊被占用。,inode位圖反映了inode表中各個(gè)表項(xiàng)的使用情況，其使用方法與塊位圖類似。I節(jié)點(diǎn)位圖也占用一個(gè)磁盤塊，當(dāng)它為“0時(shí)，表示組內(nèi)某個(gè)對(duì)應(yīng)的I節(jié)點(diǎn)空閑，為“1”時(shí)表示已被占用。,位圖使系統(tǒng)能夠快速地分配I節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)塊，保證同一文件的數(shù)據(jù)塊盡量能在磁盤上連續(xù)存放，大大地提高了

8、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。,目錄結(jié)構(gòu),在文件系統(tǒng)中，用inode號(hào)表示一個(gè)文件是方便的，但對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，用inode號(hào)表示文件又不方便，用戶更習(xí)慣用文件名來(lái)表示文件。因此文件系統(tǒng)還需要提供一種機(jī)制完成文件名到mode號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，這種機(jī)制叫目錄。 當(dāng)然也可利用目錄組織一個(gè)文件系統(tǒng)中的文件，以方便用戶的使用和管理。,EXT2的目錄是簡(jiǎn)單的、具有固定格式的特殊文件，它們也用inode描述。 一個(gè)目錄就是一個(gè)目錄項(xiàng)結(jié)構(gòu)的數(shù)組，每一 個(gè)目錄項(xiàng)由一個(gè)ext2_dir_entry結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。該結(jié)構(gòu)最主要的內(nèi)容就是該目錄下的文件名或子目錄到inode號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。,MTD設(shè)備與JFFS文件系統(tǒng),JFFS2是比較常用的

9、嵌入式日志文件系統(tǒng)。JFFS2 因?yàn)橛幸韵逻@些 優(yōu)點(diǎn)而在無(wú)盤嵌入式設(shè)備中越來(lái)越受歡迎： JFFS2 在扇區(qū)級(jí)別上執(zhí)行閃存擦除寫讀操作要比 Ext2 文件系統(tǒng)好。 JFFS2 提供了比 Ext2fs 更好的崩潰掉電安全保護(hù)。當(dāng)需要更改少量數(shù)據(jù)時(shí)，Ext2 文件系統(tǒng)將整個(gè)扇區(qū)復(fù)制到內(nèi)存（DRAM）中，在內(nèi)存中合并新數(shù)據(jù)，并寫回整個(gè)扇區(qū)。這意味著為了更改單個(gè)字，必須對(duì)整個(gè)扇區(qū)（64 KB）執(zhí)行讀擦除寫例程 這樣做的效率非常低。要是運(yùn)氣差，當(dāng)正在 DRAM 中合并數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)生了電源故障或其它事故，那么將丟失整個(gè)數(shù)據(jù)集合，因?yàn)樵趯?shù)據(jù)讀入 DRAM 后就擦除了閃存扇區(qū)。JFFS2 附加文件而是重寫整個(gè)扇

10、區(qū)，并且具有崩潰掉電安全保護(hù)這一功能。,MTD設(shè)備與JFFS文件系統(tǒng),這可能是最重要的一點(diǎn)：JFFS2 是專門為象閃存芯片那樣的嵌入式設(shè)備創(chuàng)建的，所以它的整個(gè)設(shè)計(jì)提供了更好的閃存管理。 除了JFFS2之外，另外一種的嵌入式文件系統(tǒng)的選擇是YAFFS2.但是目前國(guó)內(nèi)做這個(gè)相關(guān)的人較少。,Linux下常用文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ：,NFS文件系統(tǒng)（1）,NFS為Network File System的簡(jiǎn)稱，最早是由Sun公司提出發(fā)展起來(lái)的，其目的就是讓不同的機(jī)器、不同的操作系統(tǒng)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以彼此共享文件。NFS可以讓不同的主機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將遠(yuǎn)端的NFS服務(wù)器共享出來(lái)的文件安裝到自己的系統(tǒng)中，從客戶端看來(lái)，使用NFS的遠(yuǎn)端文件就像是使用本地文件一樣。在嵌入式中使用NFS會(huì)使應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)變得十分方便，并且不用反復(fù)地進(jìn)行燒寫映像文件。 NFS的使用分為服務(wù)端和客戶端，其中服務(wù)端是提供要共享的文件而客戶端則通過(guò)掛載（“mount”）這一動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)共享文件的訪問(wèn)操作。下面主要介紹NFS服務(wù)端的使用。在嵌入式開(kāi)發(fā)中，通常NFS服務(wù)端在宿主機(jī)上運(yùn)行，而客戶端在目標(biāo)板上運(yùn)行。,NFS文件系統(tǒng)（2）,NFS服務(wù)端是通過(guò)讀入它的配置文件“/etc/exports”來(lái)決定所