Linux文件系统EXT2,EXT3,ReiserFS详解 _Linux

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1.简介
文件系统是解决如何在存储设备上存储数据的一套方法，包括存储布局、文件命名、空间管理、安全控制等。linux 操作系统支持很多现代的流行文件系统，其中 ext2 、 ext3 和 ReiserFS 最普遍。ext2 文件系统是伴随着 linux 一起发展起来的，在 ex2 的基础上增加日志就是 ext3，这两个文件系统可以很容易的转换而不必重新格式化存储介质，它们是 linux 特有的。ReiserFS 可以说是后起之秀了，最初它不是用于 linux，所以对 linux 来说它是一个泊来品。ReiserFS 采用了一个非常先进的新颖算法，最新的 4 版本真正做到了文件系统操作的原子性（类似数据库事务操作的原子性），据官方报道，ReiserFS" 原子性 " 算法优于现代数据库的 " 原子性 " 算法，做到了空间和时间复杂度的双优！一个文件系统能做到这个份上，我算是彻底服了 :-) 。
现代 Linux 系统继续采用了早期（ 1992 年前）发展的虚拟文件系统（ Virtual File System，简写为 VFS ）理念，VFS 是一个介于用户和实际文件系统之间，为用户提供了一个统一的编程接口，尽管处于其之下的各种文件系统类型千差万别，但对最终用户来说却是一样的。例如当用户张三输入命令 cd /data 后，他并没有意识到自己刚从 ext3 文件系统进入 ReiserFS 文件系统，他仍然使用命令 ls –l 列出当前目录下的所有文件，而且显示格式也是一样，但是幕后英雄 VFS 可忙坏了，它不得不启动一个算法找到 ReiserFS 文件系统提供的接口函数并调用它们，要知道 ReiserFS提供的一套函数可不同于 ext3 的那一套。得益于 VFS，其他文件系统可以采用 " 热插拔 " 的非常简便的方式加入或退出 Linux 操作系统，例如当第一次 mount 一个文件系统 A 时，相应地就把该文件系统对应的模块装载到内核（假设没有被直接编译进内核），当最后把文件系统 A 对应的设备 umount 时，对应的模块被卸载出去。

2.原理
LINUX 的文件系统可以追溯到八十年代末的 Minix 文件系统，而 Minix 文件系统具有几个明显的缺点：文件系统不能超过 64M，目录只能存放固定数目的文件，文件名长度不能超过 14 个字符，文件尺寸小于 64M。之后由于继续沿袭传统技术，尽管 linux 的标准文件系统依次经历了 VFS(1992 年前 ) 、 ext(1992 年 ) 、 ext2(1993 年 ) 和最新的ext3 这一系列文件系统的传种接代，但 " 基因 " 没变，只不过新一代都是改进前一代的不足，或者加入一些新东东而已。但由于 Linux 几乎在一开始就引入 VFS 的概念（我个人认为非常英明 ^O^ ），Linux 对其他第三方文件系统都是包容的，目前几乎所有先进的文件系统都支持，其中著名的 ReiserFS 已经成了 Novell 的 SuSe Linux 发行版的缺省文件系统，但也由于 IT 界最臭名昭著的四字经 " 向后兼容 " 的要求，今日各种 linux 发行版中存在过多地包容早已经落伍的文件系统的现象，比如 Minix 、 FAT 等，但对于一个富有理论和经验的系统管理员来说，所有的这些 " 累赘 " 都可以在弹指间一一化解。
下面我们先看看一块物理硬盘是如何分区的。三个主要的参数是柱面数、磁头数和每磁道扇区数，起始编号分别为 0 、 0 和 1，0 柱面 0 磁头 1 扇区是主引导分区，上面存放引导代码和四个主分区表（如果一个物理硬盘多于4 个，那么就放在扩展分区），0 柱面 0 磁头上的其他扇区保留，真正的分区是从 0 柱面 1 磁头 1 扇区开始的。在linux 中，用 /dev/had 、 /dev/hdb 、 /dev/sda 、 /dev/sdc 等表示一个物理磁盘。实验：

查看硬盘物理参数： hdparm /dev/sda; hdparm –i /dev/had(IDE 硬盘 ) ；
读入分区表信息： dd if=/dev/sda of=/tmp/mbr bs=1 count=64 skip=446 ；
查看主分区表信息： od –t x1 mar ；
备份主引导区信息： dd of=/dev/sda if=/dev/sda bs=512 count=1 seek=1 ；

2.1VFS
自从邓小平南巡讲话那年之前 VFS 投胎于 linux 以来（ Mr. Linus 不愧为一个有远见的接生婆，@_@ ），VFS就一直与 Linux 形影不离，并且成了 Kernel 的一部分，在 Kernel 版本号如芝麻开花般节节攀升的同时自己也枝繁叶茂起来。
VFS 就像一个一个默默无闻的公仆，它介于各种文件系统和用户进程之间（参见图〖一〗），一方面屏蔽下层的各种异构文件系统的个性，另一方面为上层用户提供一个统一的接口（如 open 、 read 等），同时 VFS 还提供一些文件系统没有的操作，比如，没有哪个文件系统提供了函数 lseek，此函数由 VFS 实现。