[关闭]
@yiltoncent 2017-03-10T15:27:37.000000Z 字数 2741 阅读 918

LINUX文件系统

LINUX FileSystem


Linux文件系统简介

Linux下磁盘分区和目录的关系如下:

Linux操作系统文件系统基础知识详解

举个例子:

有一块硬盘,分成了4个分区,分别是:

/
/boot
/usr
windows下的fat

  对于/和/boot或者/和/usr,它们是从属关系;对于/boot和/usr,它们是并列关系。
  如果我把windows下的fat分区挂载到/mnt/winc下,(挂载??哦,别急,呵呵,一会就讲,一会就讲。)那么对于/mnt/winc和/usr或/mnt/winc和/boot来说,它们是从属于目录树上没有任何关系的两个分支。
  
  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。
  将一个文件系统的顶层目录挂到另一个文件系统的子目录上,使它们成为一个整体,称为挂载。把该子目录称为挂载点。
注意:
1、挂载点必须是一个目录。
2、一个分区挂载在一个已存在的目录上,这个目录可以不为空,但挂载后这个目录下以前的内容将不可用。

Linux 文件系统基础

linux文件系统使用索引节点(inode)来记录文件信息。
索引节点是一个结构,它包含了一个文件的长度、创建及修改时间、权限、所属关系、磁盘中的位置等信息。一个文件系统维护了一个索引节点的数组,每个文件或目录都与索引节点数组中的唯一一个元素对应。系统给每个索引节点分配了一个号码,也就是该节点在数组中的索引号,称为索引节点号。
linux文件系统将文件索引节点号和文件名同时保存在目录中。所以,目录只是将文件的名称和它的索引节点号结合在一起的一张表,目录中每一对文件名称和索引节点号称为一个连接。

文件系统存储结构图

补充一下,硬连接在windows里叫junction,软连接叫shortcut。并不是windows没有硬链接,只是不鼓励使用这个东东。

对于一个文件来说有唯一的索引节点号与之对应,对于一个索引节点号,却可以有多个文件名与之对应(硬链接的原理)。因此,在磁盘上的同一个文件可以通过不同的路径去访问它。

linux启动时挂载rootfs的几种方式

mount根文件系统

linux启动时,经过一系列初始化之后,需要mount 根文件系统,为最后运行init进程等做准备,mount 根文件系统有这么几种方式:

  1. 文件系统已经存在于硬盘(或者类似的设备)的某个分区上了,kernel根据启动的命令行参数(root=/dev/xxx),直接进行mount。这里有一个问题,在root文件系统本身还不存在的情况下,kernel如何根据/dev/xxx来找到对应的设备呢?注意:根文件系统和其他文件系统的mount方式是不一样的,kernel通过直接解析设备的名称来获得设备的主、从设备号,然后就可以访问对应的设备驱动了。所以在init/main.c中有很长一串的root_dev_names(如hda,hdab,sda,sdb,nfs,ram,mtdblock……),通过这个表就可以根据设备名称得到设备号。注意,bootloader或内核中设定的启动参数(root=/dev/xxx)只是一个代号,实际的根文件系统中不一定存在这个设备文件!

  2. 从软驱等比较慢的设备上装载根文件系统,如果kernel支持ramdisk,在装载root文件系统时,内核判断到需要从软盘(fdx)mount(root=/dev/fd0),就会自动把文件系统映象复制到ramdisk,一般对应设备ram0,然后在ram0上mount根文件系统。从源码看,如果kernel编译时没有支持ramdisk,而启动参数又是root=/dev/fd0,系统将直接在软盘上mount,除了速度比较慢,理论上是可行的(没试过,不知道是不是这样?)

  3. 启动时用到initrd来mount根文件系统。注意理解ramdisk和initrd这两个概念,其实ramdisk只是在ram上实现的块设备,类似与硬盘操作,但有更快的读写速度,它可以在系统运行的任何时候使用,而不仅仅是用于启动;initrd(boot loader initialized RAM disk)可以说是启动过程中用到的一种机制,具体的实现过程也使用ramdisk技术。就是在装载linux之前,bootloader可以把一个比较小的根文件系统的映象装载在内存的某个指定位置,姑且把这段内存称为initrd(这里是initrd所占的内存,不是ramdisk,注意区别),然后bootloader通过传递参数的方式告诉内核initrd的起始地址和大小(也可以把这些参数编译在内核中),在启动阶段就可以暂时的用initrd来mount根文件系统。initrd的最初的目的是为了把kernel的启动分成两个阶段:在kernel中保留最少最基本的启动代码,然后把对各种各样硬件设备的支持以模块的方式放在initrd中,这样就在启动过程中可以从initrd所mount的根文件系统中装载需要的模块。这样的一个好处就是在保持kernel不变的情况下,通过修改initrd中的内容就可以灵活的支持不同的硬件。在启动完成的最后阶段,根文件系统可以重新mount到其他设备上,但是也可以不再 重新mount(很多嵌入式系统就是这样)。 initrd的具体实现过程是这样的:bootloader把根文件系统映象装载到内存指定位置,把相关参数传递给内核,内核启动时把initrd中的内容复制到ramdisk中(ram0),把initrd占用的内存释放掉,在ram0上mount根文件系统。从这个过程可以看出,内核需要对同时对ramdisk和initrd的支持(这种需要都编入内核,不能作为模块)。

嵌入式系统根文件系统

嵌入式系统根文件系统的一种实现方法:对于kernel和根文件系统都存储在flash中的系统,一般可以利用linux启动的initrd的机制。具体的过程前面已经比较清楚了,还有一点就是在启动参数中传递root=/dev/ram0,这样使得用initrd进行mount的根文件系统不再切换,因为这个时候实际的设备就是ram0。还有就是initrd的起始地址参数为虚拟地址,需要和bootloader中用的物理地址对应。

添加新批注
在作者公开此批注前,只有你和作者可见。
回复批注