本章描述Linux如何维护它支持的文件系统中的文件。描述了虚拟文件系统(Virtual File System VFS)并解释了Linux核心中真实的文件系统如何被支持
Linux的一个最重要的特点之一使它可以支持许多不同的文件系统。这让它非常灵活,可以和许多其他操作系统共存。在写作本章的时候,Linux可一直支持15种文件系统:ext、ext2、xia、minix、umsdos、msdos、vfat、proc、smb、ncp、iso9660、sysv、hpfs、affs和ufs,而且不容置疑,随着时间流逝,会加入更多的文件系统。
在Linux中,象Unix一样,系统可以使用的不同的文件系统不是通过设备标识符(例如驱动器编号或设备名称)访问,而是连接成一个单一的树型的结构,用一个统一的单个实体表示文件系统。Linux在文件系统安装的时候把它加到这个单一的文件系统树上。所有的文件系统,不管什么类型,都安装在一个目录,安装的文件系统的文件掩盖了这个目录原来存在的内容。这个目录叫做安装目录或安装点。当这个文件系统卸载的时候,安装目录自己的文件又可以显现出来。
当磁盘初始化的时候(比如用fdisk),利用一个分区结构把物理磁盘划分成一组逻辑分区。每一个分区可以放一个文件系统,例如一个EXT2文件系统。文件系统在物理设备的块上通过目录、软链接等把文件组织成逻辑的树型结构。可以包括文件系统的设备是块设备。系统中的第一个IDE磁盘驱动器的第一个分区,IDE磁盘分区/dev/hda1,是一个块设备。Linux文件系统把这些块设备看成简单的线性的块的组合,不知道也不去关心底层的物理磁盘的尺寸。把对设备的特定的块的读的请求映射到对于设备有意义的术语:这个块保存在硬盘上的磁道、扇区和柱面,这是每一个块设备驱动程序的任务。一个文件系统不管它保存在什么设备上,都应该用同样的方式工作,有同样的观感。另外,使用Linux的文件系统,是否这些不同的文件系统在不同的硬件控制器的控制下的不同的物理介质上都是无关紧要的(至少对于系统用户是这样)。文件系统甚至可能不在本地系统上,它可能是通过网络连接远程安装的。考虑以下的例子,一个Linux系统的根文件系统在一个SCSI磁盘上。
A E boot etc lib opt tmp usr
C F cdrom fd proc root var sbin
D bin dev home mnt lost+found
不管是操作这些文件的用户还是程序都不需要知道/C实际上是在系统的第一个IDE磁盘上的一个安装的VFAT文件系统。本例中(实际是我家中的Linux系统),/E是次IDE控制器上的master IDE磁盘。第一个IDE控制器是PCI控制器,而第二个是ISA控制器,也控制着IDE CDROM,这些也都无关紧要。我可以用一个modem和PPP网络协议拨号到我工作的网络,这时,我可以远程安装我的Alpha AXP Linux系统的文件系统到/mnt/remote。
文件系统中的文件包含了数据的集合:包含本章源的文件是一个ASCII文件,叫做filesystems.tex。一个文件系统不仅保存它包括的文件的数据,也保存文件系统的结构。它保存了Linux用户和进程看到的所有的信息,例如文件、目录、软链接、文件保护信息等等。另外,它必须安全地保存这些信息,操作系统的基本的一致性依赖于它的文件系统。没有人可以使用一个随机丢失数据和文件的操作系统(不知道是否有,虽然我曾经被拥有的律师比Linux开发者还多的操作系统伤害过)。