图2

Linux采用的是树型结构。最上层是根目录，其他的所有目录都是从根目录出发而生成的。

微软的DOS和windows也是采用树型结构，但是在DOS和 windows中这样的树型结构的根是磁盘分区的盘符，有几个分区就有几个树型结构，他们之间的关系是并列的。最顶部的是不同的磁盘（分区），如：C，D，E，F等。

但是在linux中，无论操作系统管理几个磁盘分区，这样的目录树只有一个。从结构上讲，各个磁盘分区上的树型目录不一定是并列的。

3.3 Linux磁盘分区

一、主分区，扩展分区和逻辑分区：　

linux分区不同于windows,硬盘和硬盘分区在Linux都表示为设备.

硬盘分区一共有三种：主分区，扩展分区和逻辑分区。

硬盘的分区主要分为主分区(Primary Partion)和扩展分区(Extension Partion)两种，主分区和扩展分区的数目之和不能大于四个。

主分区(Primary Partion)：可以马上被使用但不能再分区。

扩展分区(Extension Partion)：必须再进行分区后才能使用，也就是说它必须还要进行二次分区。

逻辑分区（(Logical Partion)）：由扩展分区建立起来的分区。逻辑分区没有数量上限制。

扩展分区只不过是逻辑分区的“容器”，实际上只有主分区和逻辑分区进行数据存储。

二、Linux下硬盘分区的标识

硬盘分区的标识一般使用/dev/hd[a-z]X或者/dev/sd[a-z]X来标识，其中[a-z]代表硬盘号，X代表硬盘内的分区号。

整块硬盘分区的块号标识:Linux下用hda、hdb、sda、sdb 等来标识不同的硬盘;

其中：

IDE接口硬盘：表示为/dev/hda1、/dev/hdb ...；

SCSI 接口的硬盘、SATA接口的硬盘表示为/dev/sda、/dev/sdb ... ... ；

硬盘内的分区：如果X的值是1到4,表示硬盘的主分区（包含扩展分区）；逻辑分区从是从5开始的，比如/dev/hda5肯定是逻辑分区了；

例如：

用hda1、hda2、 hda5、hda6 来标识不同的分区。其中，字母a 代表第一块硬盘，b代表第二块硬盘，依次类推。而数字1 代表一块硬盘的第一个分区、2 代表第二个分区，依次类推。1 到4 对应的是主分区(Primary Partition)或扩展分区(Extension Partition)。从5开始，对应的都是硬盘的逻辑分区(Logical Partition)。一块硬盘即使只有一个主分区，逻辑分区也是从5开始编号的，这点应特别注意。

总结：一个硬盘分区首先要大确认在哪个硬盘，然后再确认它所在硬盘内的哪个分区。

对于/dev/hda 类似的表示方法，也并不寞生吧；我们在Linux通过fdisk -l 就可以查到硬盘是/dev/hda还是/dev/hdb；

[root@localhost ~]# fdisk -l

Disk /dev/hda: 80.0 GB, 80026361856 bytes

255 heads, 63 sectors/track, 9729 cylinders

Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes

Device Boot Start End Blocks Id System

/dev/hda1 * 1 970 7791493 7 HPFS/NTFS

/dev/hda2 971 9729 70356667 5 Extended

/dev/hda5 971 2915 15623181 b W95 FAT32

/dev/hda6 2916 4131 9767488 83 linux

/dev/hda7 4132 5590 11719386 83 linux

/dev/hda8 5591 6806 9767488 83 linux

/dev/hda9 6807 9657 22900626 83 linux

/dev/hda10 9658 9729 578308 82 linux swap / Solaris

请注意第一行， Disk /dev/hda: 80.0 GB, 80026361856 bytes ，这个就是表示机器中只有一个硬盘设备/dev/hda ，体积大小为 80.0G；下面的就是硬盘的分区，每个分区都有详细的信息，在这里不详细说了；

Linux下磁盘分区和目录的关系如下：

– 任何一个分区都必须挂载到某个目录上。

– 目录是逻辑上的区分。分区是物理上的区分。

– 磁盘Linux分区都必须挂载到目录树中的某个具体的目录上才能进行读写操作。

– 根目录是所有Linux的文件和目录所在的地方，需要挂载上一个磁盘分区。

3.4 linux主要目录的功用。

/bin 二进制可执行命令

/dev 设备特殊文件

/etc 系统管理和配置文件

/etc/rc.d 启动的配置文件和脚本

/home 用户主目录的基点，比如用户user的主目录就是/home/user，可以用~user表示

/lib 标准程序设计库，又叫动态链接共享库，作用类似windows里的.dll文件

/sbin 系统管理命令，这里存放的是系统管理员使用的管理程序

/tmp 公用的临时文件存储点

/root 系统管理员的主目录（呵呵，特权阶级）

/mnt 系统提供这个目录是让用户临时挂载其他的文件系统。

/lost found 这个目录平时是空的，系统非正常关机而留下“无家可归”的文件（windows下叫什么.chk）就在这里

/proc 虚拟的目录，是系统内存的映射。可直接访问这个目录来获取系统信息。

/var 某些大文件的溢出区，比方说各种服务的日志文件

/usr 最庞大的目录，要用到的应用程序和文件几乎都在这个目录。其中包含：

/usr/X11R6 存放X window的目录

/usr/bin 众多的应用程序

/usr/sbin 超级用户的一些管理程序

/usr/doc linux文档

/usr/include linux下开发和编译应用程序所需要的头文件

/usr/lib 常用的动态链接库和软件包的配置文件

/usr/man 帮助文档

/usr/src 源代码，linux内核的源代码就放在/usr/src/linux里

/usr/local/bin 本地增加的命令

/usr/local/lib 本地增加的库

3.5 linux文件系统

文件系统指文件存在的物理空间，linux系统中每个分区都是一个文件系统，都有自己的目录层次结构。linux会将这些分属不同分区的、单独的文件系统按一定的方式形成一个系统的总的目录层次结构。一个操作系统的运行离不开对文件的操作，因此必然要拥有并维护自己的文件系统。

1.文件系统类型：

ext2 ： 早期linux中常用的文件系统

　　ext3 ： ext2的升级版，带日志功能

RAMFS ： 内存文件系统，速度很快

NFS ： 网络文件系统，由SUN发明，主要用于远程文件共享

MS-DOS ： MS-DOS文件系统

VFAT ： Windows 95/98 操作系统采用的文件系统

FAT ： Windows XP 操作系统采用的文件系统

NTFS： Windows NT/XP 操作系统采用的文件系统

HPFS ： OS/2 操作系统采用的文件系统

PROC : 虚拟的进程文件系统

ISO9660 ： 大部分光盘所采用的文件系统

ufsSun : OS 所采用的文件系统

NCPFS ： Novell 服务器所采用的文件系统

SMBFS ： Samba 的共享文件系统

XFS ： 由SGI开发的先进的日志文件系统，支持超大容量文件

JFS ：IBM的AIX使用的日志文件系统

ReiserFS : 基于平衡树结构的文件系统

udf: 可擦写的数据光盘文件系统

2.文件系统特性：

磁盘分区完毕后还需要进行格式化(format)，之后操作系统才能够使用这个分区。 格式化的目的是能使操作系统可以使用的文件系统格式（即我们上面提到文件系统类型）.

每种操作系统能够使用的文件系统并不相同. 如windows 98 以前的微软操作系统主要利用的文件系统是 FAT (或 FAT16)，windows 2000 以后的版本有所谓的 NTFS 文件系统，至于 Linux 的正统文件系统则为 Ext2 (Linux second extended file system, ext2fs)这一个。此外，在默认的情况下，windows 操作系统是不会认识 Linux 的 Ext2 的。

传统的磁盘与文件系统之应用中，一个分区就是只能够被格式化成为一个文件系统，所以我们可以说一个 filesystem 就是一个 partition。但是由于新技术的利用，例如我们常听到的LVM与软件磁盘阵列(software raid)， 这些技术可以将一个分区格式化为多个文件系统(例如LVM)，也能够将多个分区合成一个文件系统(LVM, RAID)！ 所以说，目前我们在格式化时已经不再说成针对 partition 来格式化了， 通常我们可以称呼一个可被挂载的数据为一个文件系统而不是一个分区喔！

那么文件系统是如何运行的呢？这与操作系统的文件数据有关。较新的操作系统的文件数据除了文件实际内容外， 通常含有非常多的属性，例如 Linux 操作系统的文件权限(rwx)与文件属性(拥有者、群组、时间参数等)。 文件系统通常会将这两部份的数据分别存放在不同的区块，权限与属性放置到 inode 中，至于实际数据则放置到 data block 区块中。 另外，还有一个超级区块 (superblock) 会记录整个文件系统的整体信息，包括 inode 与 block 的总量、使用量、剩余量等。

对于一个磁盘分区来说，在被指定为相应的文件系统后，整个分区被分为 1024，2048 和 4096 字节大小的块。根据块使用的不同，可分为：

１、超级块(Superblock): 这是整个文件系统的第一块空间。包括整个文件系统的基本信息，如块大小，inode/block的总量、使用量、剩余量，指向空间 inode 和数据块的指针等相关信息。

２、inode块(文件索引节点) : 文件系统索引,记录文件的属性。它是文件系统的最基本单元，是文件系统连接任何子目录、任何文件的桥梁。每个子目录和文件只有唯一的一个 inode 块。它包含了文件系统中文件的基本属性(文件的长度、创建及修改时间、权限、所属关系)、存放数据的位置等相关信息. 在 Linux 下可以通过 "ls -li" 命令查看文件的 inode 信息。硬连接和源文件具有相同的 inode 。

３、数据块(Block) :实际记录文件的内容，若文件太大时，会占用多个 block。为了提高目录访问效率，Linux 还提供了表达路径与 inode 对应关系的 dentry 结构。它描述了路径信息并连接到节点 inode，它包括各种目录信息，还指向了 inode 和超级块。

就像一本书有封面、目录和正文一样。在文件系统中，超级块就相当于封面，从封面可以得知这本书的基本信息； inode 块相当于目录，从目录可以得知各章节内容的位置；而数据块则相当于书的正文，记录着具体内容。

Linux正统的文件系统(如ext2、3等)将硬盘分区时会划分出超级块、inode Table区块和data block数据区域。一个文件由一个超级块、inode和数据区域块组成。Inode包含文件的属性(如读写属性、owner等，以及指向数据块的指针)，数据区域块则是文件内容。当查看某个文件时，会先从inode table中查出文件属性及数据存放点，再从数据块中读取数据。

ext2文件系统示意图

我们将 inode 与 block 区块用图解来说明一下，如下图所示，文件系统先格式化出 inode 与 block 的区块，假设某一个文件的属性与权限数据是放置到 inode 4 号(下图较小方格内)，而这个 inode 记录了文件数据的实际放置点为 2, 7, 13, 15 这四个 block 号码，此时我们的操作系统就能够据此来排列磁盘的阅读顺序，可以一口气将四个 block 内容读出来！ 那么数据的读取就如同下图中的箭头所指定的模样了。

图 inode/block 数据存取示意图

这种数据存取的方法我们称为索引式文件系统(indexed allocation)。那有没有其他的惯用文件系统可以比较一下啊？ 有的，那就是我们惯用的闪盘(闪存)，闪盘使用的文件系统一般为 FAT 格式。FAT 这种格式的文件系统并没有 inode 存在，所以 FAT 没有办法将这个文件的所有 block 在一开始就读取出来。每个 block 号码都记录在前一个 block 当中， 其读取方式有点像下图所示:

图、FAT文件系统数据存取示意图

上图中我们假设文件的数据依序写入1->7->4->15号这四个 block 号码中， 但这个文件系统没有办法一口气就知道四个 block 的号码，他得要一个一个的将 block 读出后，才会知道下一个 block 在何处。 如果同一个文件数据写入的 block 分散的太过厉害时，则我们的磁盘读取头将无法在磁盘转一圈就读到所有的数据， 因此磁盘就会多转好几圈才能完整的读取到这个文件的内容！

常常会听到所谓的“碎片整理”吧？ 需要碎片整理的原因就是文件写入的 block 太过于离散了，此时文件读取的效能将会变的很差所致。 这个时候可以透过碎片整理将同一个文件所属的 blocks 汇整在一起，这样数据的读取会比较容易啊！ 想当然尔，FAT 的文件系统需要经常的碎片整理一下，那么 Ext2 是否需要磁盘重整呢？

由于 Ext2 是索引式文件系统，基本上不太需要常常进行碎片整理的。但是如果文件系统使用太久， 常常删除/编辑/新增文件时，那么还是可能会造成文件数据太过于离散的问题，此时或许会需要进行重整一下的。 不过，老实说，鸟哥倒是没有在 Linux 操作系统上面进行过 Ext2/Ext3 文件系统的碎片整理说！似乎不太需要啦！^_^

可以用ln命令对一个已经存在的文件再建立一个新的连接，而不复制文件的内容。连接有软连接和硬连接之分，软连接又叫符号连接。它们各自的特点是：

硬连接：原文件名和连接文件名都指向相同的物理地址。目录不能有硬连接；硬连接不能跨越文件系统（不能跨越不同的分区）文件在磁盘中只有一个拷贝，节省硬盘空间；

由于删除文件要在同一个索引节点属于唯一的连接时才能成功，因此可以防止不必要的误删除。

符号连接：用ln -s命令建立文件的符号连接符号连接是linux特殊文件的一种，作为一个文件，它的数据是它所连接的文件的路径名。类似windows下的快捷方式。

可以删除原有的文件而保存连接文件，没有防止误删除功能。

这一段的的内容过于抽象，又是节点又是数组的，我已经尽量通俗再通俗了，又不好加例子作演示。大家如果还是云里雾里的话，我也没有什么办法了，只有先记住，日后在实际应用中慢慢体会、理解了。这也是我学习的一个方法吧。

文件系统在内核中的表示

内核数据结构

Linux内核的VFS子系统可以图示如下：