从操作体系的角度详解Linux文献体系宗旨、文献体系分类、文献体系的存储组织、差异存储介质的区别(RAM、ROM、Flash)、存储节点inode。本文参考：

　　正在LINUX体系中有一个首要的观念：十足都是文献。 原本这是UNIX形而上学的一个再现，而Linux是重写UNIX而来，因此这个观念也就传承了下来。正在UNIX体系中，把十足资源都看作是文献，蕴涵硬件装备。UNIX体系把每个硬件都当作是一个文献，凡是称为装备文献，如许用户就可能用读写文献的形式竣工对硬件的拜望。如许带来上风也是显而易睹的：

　　UNIX 权限模子也是环绕文献的观念来设备的，因此对装备也就可能同样措置了。

　　研习直通车：Linux内核源码/内存调优/文献体系/过程统治/装备驱动/收集同意栈

　　常睹的硬盘类型有PATA， SATA和AHCI等，正在Linux体系中，对差异硬盘所供给的驱动模块寻常都存放正在内核目次树drivers/ata中，而对待寻常通用的硬盘驱动，也许会直接被编译到内核中，而不会以模块的形式闪现，可能通过查看/boot/config-xxx。xxx文献来确认：

　　这一层的感化，恰是解答了上面提出的第一个题目，差异的硬盘驱动，会供给差异的IO接口，内核以为这种紊乱的接口，晦气于统治，需求把这些接口笼统一下，酿成一个联合的对外接口，如许，不管你是什么硬盘，什么驱动，对外而言，它们所供给的IO接口没什么区别，都同等看待的被看作块装备来措置。

　　因此，若是正在一层做的任何批改，将会直接影响到全数文献体系，不管是ext3，ext4依旧其它文献体系，只须正在这一宗旨做了某种批改，对它们都邑发生影响。

　　文献体系这一层确信大众都再熟习但是了，目前公众Linux发行版本默认运用的文献体系寻常是ext4，其它，新一代的btrfs也呼之欲出，不管什么样的文献体系，都是由一系列的mkfs。xxx夂箢来创筑，如：

　　内核所维持的文献体系类型，可能通过内核目次树 fs 目次中的实质来查看。

　　Virtual File System这一层，恰是用来处理上面提出的第二个题目，试思，当咱们通过mkfs。xxx系列夂箢创筑了良众差异的文献体系，但这些文献体系都有各自的API接口，而用户思要的是，不管你是什么API，他们只属意mount/umount，或open/close等操作。

　　因此，VFS就把这些差异的文献体系做一个笼统，供给联合的API拜望接口，如许，用户空间就无须属意差异文献体系中不相似的API了。VFS所供给的这些联合的API，再历程System Call包装一下，用户空间就可能历程SCI的体系挪用来操作差异的文献体系。

　　mkdir() …和文献体系干系最亲切的便是存储介质，存储介质大致有RAM，ROM，磁盘磁带，闪存等。

　　闪存（Flash Memory）是一种长命命的非易失性（正在断电情形下仍能依旧所存储的数据消息）的存储器，数据删除不是以单个的字节为单元而是以固定的区块为单元（提神：NOR Flash 为字节存储。），区块巨细寻常为256KB到20MB。闪存是电子可擦除只读存储器（EEPROM）的变种，EEPROM与闪存差异的是，它能正在字节水准前进行删除和重写而不是全盘芯片擦写，如许闪存就比EEPROM的更新速率速。因为其断电时仍能生存数据，闪存凡是被用来生存创立消息，如正在电脑的BIOS（根本输入输出法式）、PDA（个别数字助理）、数码相机中生存材料等。

　　外存凡是是磁性介质或光盘，像硬盘，软盘，磁带，CD等，能历久生存消息，而且不依赖于电来生存消息，不过由板滞部件启发，速率与CPU比拟就显得慢的众。内存指的便是主板上的存储部件，是CPU直接与之疏通，并用其存储数据的部件，存放现时正正在运用的（即实施中）的数据和法式，它的物理骨子便是一组或众组具备数据输入输出和数据存储效用的集成电途，内存只用于临时存放法式和数据，一朝闭塞电源或产生断电，此中的法式和数据就会遗失。

　　RAM又分为动态的和静态。。静态被用作cache，动态的常用作内存。。网上说闪存不行代庖DRAM是由于闪存不像RAM（随机存取存储器）相似以字节为单元改写数据，以是不行庖代RAM。这个从此可能领悟下硬件的学问再来辨认。

　　Linux启动时，第一个务必挂载的是根文献体系；若体系不行从指定装备上挂载根文献体系，则体系会堕落而退出启动。之后可能自愿或手动挂载其他的文献体系。以是，一个人系中可能同时存正在差异的文献体系。

　　差异的文献体系类型有差异的特色，所以依照存储装备的硬件性情、体系需求等有差异的使用景象。正在嵌入式Linux使用中，重要的存储装备为RAM(DRAM， SDRAM)和ROM(常采用FLASH存储器)，常用的基于存储装备的文献体系类型蕴涵：jffs2， yaffs， cramfs， romfs， ramdisk， ramfs/tmpfs等。

　　Flash(闪存)行动嵌入式体系的重要存储前言，有其本身的性情。Flash的写入操作只可把对应地位的1批改为0，而不行把0批改为1(擦除Flash便是把对应存储块的实质光复为1)，以是，寻常情形下，向Flash写入实质时，需求先擦除对应的存储区间，这种擦除是以块(block)为单元举办的。

　　闪存重要有NOR和NAND两种工夫。Flash存储器的擦写次数是有限的，NAND闪存又有奇特的硬件接口和读写时序。以是，务必针对Flash的硬件性情打算吻合使用央求的文献体系；古代的文献体系如ext2等，用作Flash的文献体系会有诸众流弊。

　　正在嵌入式Linux下，MTD(Memory Technology Device，存储工夫装备)为底层硬件(闪存)和上层(文献体系)之间供给一个联合的笼统接口，即Flash的文献体系都是基于MTD驱动层的(参睹上面的Linux下的文献体系组织图)。运用MTD驱动法式的重要利益正在于，它是特意针对各式非易失性存储器(以闪存为主)而打算的，所以它对Flash有更好的维持、统治和基于扇区的擦除、读/写操作接口。

　　趁机一提，一块Flash芯片可能被划分为众个分区，各分区可能采用差异的文献体系；两块Flash芯片也可能兼并为一个分区运用，采用一个文献体系。即文献体系是针对待存储器分区而言的，而非存储芯片。

　　JFFS文献体系最早是由瑞典Axis Communications公司基于Linux2。0的内核为嵌入式体系开辟的文献体系。JFFS2是RedHat公司基于JFFS开辟的闪存文献体系，最初是针对RedHat公司的嵌入式产物eCos开辟的嵌入式文献体系，因此JFFS2也可能用正在Linux， uCLinux中。

　　重要用于NOR型闪存，基于MTD驱动层，特色是：可读写的、维持数据压缩的、基于哈希外的日记型文献体系，并供给了瓦解/掉电安定护卫，供给“写均衡”维持等。瑕玷重要是当文献体系已满或亲密满时，由于垃圾搜集的干系而使jffs2的运转速率大大放慢。

　　目前jffs3正正在开辟中。合于jffs系列文献体系的运用周密文档，可参考MTD补丁包中mtd-jffs-HOWTO。txt。

　　jffsx不适适用于NAND闪存重要是由于NAND闪存的容量寻常较大，如许导致jffs为保护日记节点所占用的内存空间缓慢增大，其它，jffsx文献体系正在挂载时需求扫描全盘FLASH的实质，以寻找全数的日记节点，设备文献组织，对待大容量的NAND闪存会销耗洪量期间。

　　yaffs/yaffs2是专为嵌入式体系运用NAND型闪存而打算的一种日记型文献体系。与jffs2比拟，它淘汰了少少效用(比如不维持数据压缩)，因此速率更速，挂载期间很短，对内存的占用较小。其它，它依旧跨平台的文献体系，除了Linux和eCos，还维持WinCE， pSOS和ThreadX等。

　　yaffs/yaffs2自带NAND芯片的驱动，而且为嵌入式体系供给了直接拜望文献体系的API，用户可能不运用Linux中的MTD与VFS，直接对文献体系操作。当然，yaffs也可与MTD驱动法式配合运用。

　　yaffs与yaffs2的重要区别正在于，前者仅维持小页(512 Bytes) NAND闪存，后者则可维持大页(2KB) NAND闪存。同时，yaffs2正在内存空间占用、垃圾接收速率、读/写速率等方面均有大幅擢升。

　　Cramfs是Linux的创始人 Linus Torvalds到场开辟的一种只读的压缩文献体系。它也基于MTD驱动法式。

　　正在cramfs文献体系中，每一页(4KB)被零丁压缩，可能随机页拜望，其压缩比高达2！1，为嵌入式体系俭省洪量的Flash存储空间，使体系可通过更低容量的FLASH存储一致的文献，从而消浸体系本钱。

　　Cramfs文献体系以压缩形式存储，正在运转时解压缩，因此不维持使用法式以XIP形式运转，全数的使用法式央求被拷到RAM里去运转，但这并不代外比Ramfs需求的RAM空间要大一点，由于Cramfs是采用分页压缩的形式存放档案，正在读取档案时，不会一忽儿就耗用过众的内存空间，只针对目前实质读取的局限分拨内存，尚没有读取的局限不分拨内存空间，当咱们读取的档案不正在内存时，Cramfs文献体系自愿盘算压缩后的材料所存的地位，再即时解压缩到RAM中。

　　其它，它的速率速，功用高，其只读的特色有利于护卫文献体系免受粉碎，进步了体系的牢靠性。

　　Cramfs映像凡是是放正在Flash中，不过也能放正在另外文献体系里，运用loopback 装备可能把它装配另外文献体系里。

　　古代型的Romfs文献体系是一种纯粹的、紧凑的、只读的文献体系，不维持动态擦写生存，按循序存放数据，所以维持使用法式以XIP(eXecute In Place，片内运转)形式运转，正在体系运转时，俭省RAM空间。uClinux体系凡是采用Romfs文献体系。

　　其他文献体系：fat/fat32也可用于实质嵌入式体系的扩展存储器(比如PDA， Smartphone， 数码相机等的SD卡)，这重要是为了更好的与最大作的Windows桌面操作体系相兼容。ext2也可能行动嵌入式Linux的文献体系，但是将它用于FLASH闪存会有诸众流弊。

　　Ramdisk是将一局限固定巨细的内存看成分区来运用。它并非一个实质的文献体系，而是一种将实质的文献体系装入内存的机制，而且可能行动根文献体系。将少少往往被拜望而又不会更改的文献(如只读的根文献体系)通过Ramdisk放正在内存中，可能分明地进步体系的机能。

　　正在Linux的启动阶段，initrd供给了一套机制，可能将内核映像和根文献体系一齐载入内存。

　　Ramfs是Linus Torvalds开辟的一种基于内存的文献体系，职责于虚拟文献体系(VFS)层，不行花式化，可能创筑众个，正在创筑时可能指定其最大能运用的内存巨细。(实质上，VFS素质上可当作一种内存文献体系，它联合了文献正在内核中的外现形式，并对磁盘文献体系举办缓冲。)

　　Ramfs/tmpfs文献体系把全数的文献都放正在RAM中，因此读/写操作产生正在RAM中，可能用ramfs/tmpfs来存储少少偶尔性或往往要批改的数据，比如/tmp和/var目次，如许既避免了对Flash存储器的读写损耗，也进步了数据读写速率。

　　Ramfs/tmpfs相对待古代的Ramdisk的差异之处重要正在于：不行花式化，文献体系巨细可随所含文献实质巨细转折。

　　NFS是由Sun开辟并生长起来的一项正在差异呆板、差异操作体系之间通过收集共享文献的工夫。正在嵌入式Linux体系的开辟调试阶段，可能诈骗该工夫正在主机上设备基于NFS的根文献体系，挂载到嵌入式装备，可能很轻易地批改根文献体系的实质。

　　附录：NOR闪存与NAND闪存比拟NOR FLASH接口时序同SRAM，易运用读取速率较速擦除速率慢，以64-128KB的块为单元写入速率慢(由于寻常要先擦除)随机存取速率较速，维持XIP(eXecute In Place，芯片内实施)，合用于代码存储。正在嵌入式体系中，常用于存放指点法式、根文献体系等。单片容量较小，1－32MB最大擦写次数10万次

　　先容文献存储组织前先来看看文献体系若何划分磁盘，创筑一个文献、目次、链接的流程。

　　咱们清楚文献最终是生存正在硬盘上的。硬盘最根本的构成局限是由坚硬金属资料制成的涂以磁性介质的盘片，差异容量硬盘的盘片数不等。每个盘片有两面，都可纪录消息。盘片被分成很众扇形的区域，每个区域叫一个扇区，每个扇区可存储128×2的N次方（N＝0。1。2。3）字节消息。正在DOS中每扇区是128×2的2次方＝512字节，盘片外外上以盘片中央为圆心，差异半径的专心圆称为磁道。硬盘中，差异盘片一致半径的磁道所构成的圆柱称为柱面。磁道与柱面都是外现差异半径的圆，正在很众景象，磁道和柱面可能相易运用，咱们清楚，每个磁盘有两个面，每个面都有一个磁头，习气用磁头号来划分。扇区，磁道（或柱面）和磁头数组成了硬盘组织的根本参数，助这些参数可能获得硬盘的容量，基盘算公式为：

　　（1）硬盘罕睹个盘片，每盘片两个面，每个面一个磁头（2）盘片被划分为众个扇形区域即扇区（3）统一盘片差异半径的专心圆为磁道（4）差异盘片一致半径组成的圆柱面即柱面（5）公式： 存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数（6）消息纪录可外现为：××磁道（柱面），××磁头，××扇区

　　那么这些空间又是如何统治起来的呢？unix/linux运用了一个纯粹的形式。它将磁盘块分为以下三个局限：

　　超等块，文献体系中第一个块被称为超等块。这个块存放文献体系自身的组织消息。譬喻，超等块纪录了每个区域的巨细，超等块也存放未被运用的磁盘块的消息。

　　I-切点外。超等块的下一个局限便是i-节点外。每个i-节点便是一个对应一个文献/目次的组织，这个组织它蕴涵了一个文献的长度、创筑及批改期间、权限、所属干系、磁盘中的地位等消息。一个文献体系保护了一个索引节点的数组，每个文献或目次都与索引节点数组中的唯逐一个元素对应。体系给每个索引节点分拨了一个号码，也便是该节点正在数组中的索引号，称为索引节点号

　　数据区。文献体系的第3个局限是数据区。文献的实质生存正在这个区域。磁盘上全数块的巨细都相似。若是文献蕴涵了进步一个块的实质，则文献实质会存放正在众个磁盘块中。一个较大的文献很容易散布上千个独产的磁盘块中。

　　Linux正统的文献体系(如ext2、ext3)一个文献由目次项、inode和数据块构成。目次项！蕴涵文献名和inode节点号。Inode：又称文献索引节点，是文献根本消息的存放地和数据块指针存放地。数据块：文献的整个实质存放地。

　　Linux正统的文献体系(如ext2、3等)将硬盘分区时会划分出目次块、inode Table区块和data block数据区域。一个文献由一个目次项、inode和数据区域块构成。Inode蕴涵文献的属性(如读写属性、owner等，以及指向数据块的指针)，数据区域块则是文献实质。当查看某个文献时，会先从inode table中查出文献属性及数据存放点，再从数据块中读取数据。

　　此中目次项的组织如下(每个文献的目次项存储正在改文献所属目次的文献实质里)：

　　此中文献的inode组织如下（inode里所蕴涵的文献消息可能通过stat filename查看获得）：

　　以上只反应梗概的组织，linux文献体系自身正在接续生长。不过以上观念根本是褂讪的。且如ext2、ext3、ext4文献体系也存正在很大分歧，若是要领悟可能查看特意的文献体系先容。2。 创筑一个文献的流程

　　咱们畴昔面可能清楚文献的实质和属性是分隔存放的，那么又是若何统治它们的呢？现正在咱们以创筑一个文献为例来诠释。正在夂箢行输入夂箢：$ who userlist当达成这个夂箢时。文献体系中增进了一个存放夂箢who输出实质的新文献userlist，那么这全盘流程结果是如何回事呢？文献重要有属性、实质以及文献名三项。内核将文献实质存放正在数据区，文献属性存放正在i-节点，文献名存放正在目次中。创筑凯旋一个文献重要有以下四个步调：

　　存储属性 也便是文献属性的存储，内核先找到一块空的i-节点。比如，内核找到i-节点号921130。内核把文献的消息纪录此中。

　　存储数据 即文献实质的存储，因为该文献需求3个数据块。以是内核从自正在块的列外中找到3个自正在块。如600、200、992，内核缓冲区的第一块数据复制到块600，第二和第三不同复制到922和600。

　　纪录分拨情形，数据生存到了三个数据块中。因此必定要纪录起来，从此再找到无误的数据。分拨情形纪录正在文献的i-节点中的磁盘序号列内外。这3个编号不同放正在最初阶的3个地位。

　　增添文献名到目次，新文献的名字是userlist 内核将文献的入口(47，userlist)增添到目次文献里。文献名和i-节点号之间的对应干系将文献名和文献和文献的实质属性接连起来，找到文献名就找到文献的i-节点号，通过i-节点号就能找到文献的属性和实质。

　　前面说了创筑一个文献的或者流程，也领悟文献实质、属性以及入口的生存形式，那么创筑一个目次时又是如何回事呢？我现正在test目次运用夂箢mkdir 新增一个子目次child：

　　从用户的角度看，目次child是目次test的一个子目次，那么正在体系中这层干系是如何竣工的呢？实质上test目次蕴涵一个指向子目次child的i-节点的链接，道理跟平时文献相似，由于目次也是文献。

　　目次原本也是文献，只是它的实质比拟奇特。因此它的创筑流程和文献创筑流程相似，只是第二步写的实质差异。

　　找到空闲的数据块1002来存储目次的实质，只是目次的实质比拟奇特，蕴涵文献名字列外，列外寻常蕴涵两个局限：i-节点号和文献名，这个列外原本也便是文献的入口，新筑的目次起码蕴涵三个目次”。”和”。。”此中”。”指向我方，”。。”指向上司目。