网站建设费 大创,seo顾问是干什么,网站空间和云服务器,西宁企业网站建设公司想象一下#xff0c;当你轻轻敲下ls -l命令时#xff0c;背后正上演着一场精彩绝伦的数据寻宝记#x1f48e;#xff1b;当你创建或删除文件时#xff0c;系统底层正在进行着精密的数字积木游戏#x1f3ae;。这些看似简单的操作背后#xff0c…想象一下当你轻轻敲下ls -l命令时背后正上演着一场精彩绝伦的数据寻宝记当你创建或删除文件时系统底层正在进行着精密的数字积木游戏。这些看似简单的操作背后隐藏着Linux文件系统精心设计的存储架构。
在这篇博客中你将了解到 块(Block)数据存储的基本单位就像乐高积木一样构建起整个文件世界 分区(Partition)如何将物理磁盘划分为逻辑独立的存储王国 inode文件的基因密码记录着所有关键属性信息 目录与文件名Linux如何巧妙管理(inode, 文件名)的映射关系️
准备好你的探险装备让我们开始这段奇妙的Linux存储系统探索之旅吧每一段知识都像一颗等待被发现的宝石而你就是那位幸运的寻宝者 1.“块”的概念 块(Block)是什么
想象一下硬盘就像一座巨大的数据乐高城️而块就是构建这座城市的最小积木单位操作系统可不会一块一块地搬积木那太慢啦而是一次性搬一整组积木这就是块的精妙之处 其实硬盘是典型的“块”设备操作系统读取硬盘数据的时候其实是不会⼀个个扇区地读取这样
效率太低⽽是⼀次性连续读取多个扇区即⼀次性读取⼀个”块”block。 硬盘的每个分区是被划分为⼀个个的”块”。⼀个”块”的⼤⼩是由格式化的时候确定的并且不可
以更改最常⻅的是4KB即连续⼋个扇区组成⼀个 ”块”。”块”是⽂件存取的最⼩单位。
[ljhlijunhua-allcloud stdio]$ stat main.c
File: main.c
Size: 488 Blocks: 8 IO Block: 4096 regular file
Device: fd01h/647694 Inode: 1052007 Links: 1
Access: (0664/-rw-rw-r--) Uid: (1000/ whb) Gid: (1000/ whb)
Access: 2024-10-25 22:15:52.909616443 0800
Modify: 2024-10-17 19:06:11.139423737 0800
Change: 2024-10-17 19:06:11.139423737 0800
Birth: -
看这个有趣的stat命令输出 文件大小只有488字节但却占用了8个Blocks 每个Block大小是4096字节4KB 就像把一个小玩具放进大箱子虽然浪费了点空间但搬运效率大大提高 块的寻址魔法 注意 磁盘就是⼀个三维数组我们把它看待成为⼀个⼀维数组数组下标就是LBA每个元素都是扇区 每个扇区都有LBA那么8个扇区⼀个块每⼀个块的地址我们也能算出来。 块号 LBA/8 LBA块号*8 n. (n是块内第⼏个扇区 为什么要有块 效率之王一次性读取多个扇区就像用购物车而不是手提篮买东西 空间管理大师♂️即使文件很小也至少占用一个块就像最小包装单位 系统基石️所有文件操作最终都要落实到块的操作 小贴士块大小在格式化时就确定了就像乐高积木的规格一旦确定就不能轻易改变哦 2.“分区”的概念 什么是磁盘分区 想象你的硬盘是一个超大的生日蛋糕分区就像把这个蛋糕切成几块 Windows世界C盘、D盘、E盘...就像把蛋糕切成几块分给不同朋友 Linux世界虽然也是切蛋糕但我们用更优雅的文件式管理方式 分区的本质 分区实际上是对硬盘进行高级格式化✨ 物理层面在蛋糕上划出分界线 逻辑层面为每块蛋糕准备不同的盘子文件系统 # 查看磁盘分区情况的魔法命令
sudo fdisk -l
Disk /dev/sda: 500GB
Device Boot Start End Sectors Size Id Type
/dev/sda1 * 2048 1026047 1024000 500M 83 Linux
/dev/sda2 1026048 976771071 975745024 465.3G 8e Linux LVM 柱面分区的最小计量单位
硬盘就像由无数个柱面甜甜圈堆叠而成的圆柱体 柱面编号每个甜甜圈都有唯一编号 分区规划只需要记录起始和结束的甜甜圈编号 专业小知识 知道起始柱面号 每个柱面的扇区数 就能计算出LBA范围 这就像知道蛋糕切块的起止位置就能算出这块有多大 我们可以利⽤参考柱⾯号码的⽅式来进⾏分区其本质就是设置每个区的起始柱⾯和结束柱⾯号码。 此时我们可以将硬盘上的柱⾯分区进⾏平铺将其想象成⼀个⼤的平⾯如下图所⽰ 3.“inode”的概念 文件的双重身份数据属性
在Linux世界里每个文件都像一位公民拥有 身体文件数据 身份证文件属性 之前我们说过 ⽂件数据属性 我们使⽤ ls -l 的时候看到的除了看到⽂件名还能看到⽂件元
数据属性。
# ls -l
总⽤量 12
-rwxr-xr-x. 1 root root 7438 9⽉ 13 14:56 a.out
-rw-r--r--. 1 root root 654 9⽉ 13 14:56 test.c
每⾏包含7列 • 模式 • 硬链接数 • ⽂件所有者 • 组 • ⼤⼩ • 最后修改时间 • ⽂件名 ls -l读取存储在磁盘上的⽂件信息然后显⽰出来 inode文件的基因库
这个信息除了通过这种⽅式来读取还有⼀个stat命令能够看到更多信息
[rootlocalhost linux]# stat test.c
File: test.c
Size: 654 Blocks: 8 IO Block: 4096 普通⽂件
Device: 802h/2050d Inode: 263715 Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--) Uid: ( 0/ root) Gid: ( 0/ root)
Access: 2017-09-13 14:56:57.059012947 0800
Modify: 2017-09-13 14:56:40.067012944 0800
Change: 2017-09-13 14:56:40.069012948 0800
到这我们要思考⼀个问题⽂件数据都储存在”块”中那么很显然我们还必须找到⼀个地⽅储存
⽂件的元信息属性信息⽐如⽂件的创建者、⽂件的创建⽇期、⽂件的⼤⼩等等。这种储存⽂件元信息的区域就叫做inode中⽂译名为”索引节点”。
[ljhlijunhua-alicloud stdio]$ ls -li
total 16
1052669 -rw-rw-r-- 1 ljh ljh 225 Oct 17 19:09
1052007 -rw-rw-r-- 1 ljh ljh 488 Oct 17 19:06
1052661 -rw-rw-r-- 1 ljh ljh 1496 Oct 17 19:11
1052662 -rw-rw-r-- 1 ljh ljh 447 Oct 17 18:53
每⼀个⽂件都有对应的inode⾥⾯包含了与该⽂件有关的⼀些信息。为了能解释清楚inode我们需要是深⼊了解⼀下⽂件系统。 inode数据结构解剖
inode就像文件的DNA序列在ext2文件系统中是这样定义的
struct ext2_inode {__le16 i_mode; /* File mode */__le16 i_uid; /* Low 16 bits of Owner Uid */__le32 i_size; /* Size in bytes */__le32 i_atime; /* Access time */__le32 i_ctime; /* Creation time */__le32 i_mtime; /* Modification time */__le32 i_dtime; /* Deletion Time */__le16 i_gid; /* Low 16 bits of Group Id */__le16 i_links_count;/* Links count */__le32 i_blocks; /* Blocks count */__le32 i_flags; /* File flags */union {struct {__le32 l_i_reserved1;} linux1;struct {__le32 h_i_translator;} hurd1;struct {__le32 m_i_reserved1;} masix1;} osd1; /* OS dependent 1 */__le32 i_block[EXT2_N_BLOCKS];/* Pointers to blocks */__le32 i_generation; /* File version (for NFS) */__le32 i_file_acl; /* File ACL */__le32 i_dir_acl; /* Directory ACL */__le32 i_faddr; /* Fragment address */union {struct {__u8 l_i_frag; /* Fragment number */__u8 l_i_fsize; /* Fragment size */__u16 i_pad1;__le16 l_i_uid_high; /* these 2 fields */__le16 l_i_gid_high; /* were reserved2[0] */__u32 l_i_reserved2;} linux2;struct {__u8 h_i_frag; /* Fragment number */__u8 h_i_fsize; /* Fragment size */__le16 h_i_mode_high;__le16 h_i_uid_high;__le16 h_i_gid_high;__le32 h_i_author;} hurd2;struct {__u8 m_i_frag; /* Fragment number */__u8 m_i_fsize; /* Fragment size */__u16 m_pad1;__u32 m_i_reserved2[2];} masix2;} osd2; /* OS dependent 2 */
};/** Constants relative to the data blocks*/
#define EXT2_NDIR_BLOCKS 12
#define EXT2_IND_BLOCK EXT2_NDIR_BLOCKS
#define EXT2_DIND_BLOCK (EXT2_IND_BLOCK 1)
#define EXT2_TIND_BLOCK (EXT2_DIND_BLOCK 1)
#define EXT2_N_BLOCKS (EXT2_TIND_BLOCK 1)备注: EXT2_N_BLOCKS 15 关于inode的冷知识 唯一标识每个inode号在分区内是唯一的就像身份证号Linux下保存⽂件属性的集合叫做inode⼀个⽂件⼀个inodeinode内有⼀个唯⼀的标识符叫做inode号。 固定大小通常128或256字节无论文件内容多大任何⽂件的内容⼤⼩可以不同但是属性⼤⼩⼀定是相同的。 内容分离文件名不在inode中它存储在目录文件里 到⽬前为⽌相信⼤家还有两个问题 1. 我们已经知道硬盘是典型的“块”设备操作系统读取硬盘数据的时候读取的基本单位 是”块”。“块”⼜是硬盘的每个分区下的结构难道“块”是随意的在分区上排布的吗那要怎 么找到“块”呢 2. 还有就是上⾯提到的存储⽂件属性的inode⼜是如何放置的呢 ⽂件系统就是为了组织管理这些的 知道的小伙伴可以在评论区讨论一下不知道的小伙伴也没关系下一篇博客立马向你解释
