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Linux文件系统与数据资料

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用户在硬件存储设备中执行的文件建立、写入、读取、修改、转存与控制等操作都是依靠文件系统来完成的。文件系统的作用是合理规划硬盘,以保证用户正常的使用需求。Linux 系统支持数十种文件系统,而最常见的文件系统如下表所示。

文件系统描 述
ExtLinux 中最早的文件系统,由于在性能和兼容性上具有很多缺陷,现在已经很少使用
Ext2是 Ext 文件系统的升级版本,Red Hat Linux 7.2 版本以前的系统默认都是 Ext2 文件系统。于 1993 年发布,支持最大 16TB 的分区和最大 2TB 的文件(1TB=1024GB=1024x1024KB)
Ext3是 Ext2 文件系统的升级版本,最大的区别就是带日志功能,以便在系统突然停止时提高文件系统的可靠性。支持最大 16TB 的分区和最大 2TB 的文件
Ext4是 Ext3 文件系统的升级版。Ext4 在性能、伸缩性和可靠性方面进行了大量改进。Ext4 的变化可以说是翻天覆地的,比如向下兼容 Ext3、最大 1EB 文件系统和 16TB 文件、无限数量子目录、Extents 连续数据块 概念、多块分配、延迟分配、持久预分配、快速 FSCK、日志校验、无日志模式、在线碎片整理、inode 增强、默认启用 barrier 等。它是 CentOS 6.3 的默认文件系统
xfs被业界称为最先进、最具有可升级性的文件系统技术,由 SGI 公司设计,目前最新的 CentOS 7 版本默认使用的就是此文件系统。
swapswap 是 Linux 中用于交换分区的文件系统(类似于 Windows 中的虚拟内存),当内存不够用时,使用交换分区暂时替代内存。一般大小为内存的 2 倍,但是不要超过 2GB。它是 Linux 的必需分区
NFSNFS 是网络文件系统(Network File System)的缩写,是用来实现不同主机之间文件共享的一种网络服务,本地主机可以通过挂载的方式使用远程共享的资源
iso9660光盘的标准文件系统。Linux 要想使用光盘,必须支持 iso9660 文件系统
fat就是 Windows 下的 fatl6 文件系统,在 Linux 中识别为 fat
vfat就是 Windows 下的 fat32 文件系统,在 Linux 中识别为 vfat。支持最大 32GB 的分区和最大 4GB 的文件
NTFS就是 Windows 下的 NTFS 文件系统,不过 Linux 默认是不能识别 NTFS 文件系统的,如果需要识别,则需要重新编译内核才能支持。它比 fat32 文件系统更加安全,速度更快,支持最大 2TB 的分区和最大 64GB 的文件
ufsSun 公司的操作系统 Solaris 和 SunOS 所采用的文件系统
procLinux 中基于内存的虚拟文件系统,用来管理内存存储目录 /proc
sysfs和 proc —样,也是基于内存的虚拟文件系统,用来管理内存存储目录 /sysfs
tmpfs也是一种基于内存的虚拟文件系统,不过也可以使用 swap 交换分区

RHEL 7/8 系统中一个比较大的变化就是使用了 XFS 作为文件系统,这不同于 RHEL 6 使用的 Ext4。从红帽公司官方发布的说明来看,这确实是一个不小的进步,单纯就测试一款文件系统的“读取”性能来说,到底要读取多少个文件,每个文件的大小是多少,读取文件时的 CPU、内存等系统资源的占用率如何,以及不同的硬件配置是否会有不同的影响,这些因素都是不确定的,个人认为 XFS 虽然在性能方面比 Ext4 有所提升,但绝不是压倒性的,因此XFS 文件系统最卓越的亮点应该当属可支持高达 18EB 的存储容量吧

18EB 等于 18,874,368TB。若每块硬盘的容量是 100TB,那大概需要 19 万块硬盘才能把 18EB 的数据都装下。

拿到一块新的硬盘存储设备后,先需要分区,然后再格式化文件系统,最后才能挂载并正常使用。硬盘的分区操作取决于环境的需求和硬盘大小;也可以选择不进行分区,但是必须对硬盘进行格式化处理。 分区后可以使用 df -Th 查询文件系统类型

计算机系统在发展过程中产生了众多的文件系统,为了使用户在读取或写入文件时不用关心底层的硬盘结构,Linux 内核中的软件层为用户程序提供了一个虚拟文件系统(Virtual File System,VFS)接口,这样用户实际上在操作文件时就是统一对这个虚拟文件系统进行操作了。下图所示为 VFS 的架构示意图。从中可见,实际文件系统在 VFS 下隐藏了自己的特性和细节,这样用户在日常使用时会觉得“文件系统都是一样的”,也就可以随意使用各种命令在任何文件系统中进行各种操作了(比如使用 cp 命令来复制文件)。

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