1.4 文件系统

1.4.1 什么是文件系统

简单来说，文件系统是用来管理和组织文件的“方法”。Linux支持多种不同的文件系统，常见的包括ext2、ext3、ext4、zfs、iso9600、msdos、ntfs、vfat、smbfs等，当然还可以通过加载模块的方式来支持更多的文件系统。虽然文件系统多种多样，但大部分Linux下的文件系统都有类似的结构，包括超级块、inode、数据块、目录块等。其中，超级块包括文件系统的总体信息，是文件系统的核心，所以磁盘中会有多个超级块，这样即使某一些超级块损坏了，文件系统依然可以使用。inode存储所有与文件有关的数据，比如文件的权限和文件所指向的数据块等，也就是不包括文件真实内容和文件名。数据块是真实存储数据的部分，一个数据块默认的大小为4KB。目录块包括文件名和文件在目录中的位置，以及inode的信息。

1.4.2 常见的文件系统

1．ext2文件系统

Linux最早引入的文件系统类型是minix，由于其存在一定的局限性，比如文件名最长仅支持14个字符，文件最大为64MB等因素，后来被ext2（The Second Extended File System）文件系统所取代，该系统有着极好的存储性能，所以曾一度成为Linux中的标准文件系统。和很多文件系统一样，ext2文件系统也是采取将文件数据存放到数据块中的方式来存储数据的，这些数据块的大小可以在创建文件系统的时候指定，对于存放的每个文件和目录，都会有一个inode指定，文件系统中所有的inode都是使用inode表来进行记录的，一定数量的块就会组成一个块组。在ext2文件系统中，整个分区的文件系统信息都被存放在超级块中，考虑到超级块的重要性，在每个块组的开头中都有相同的备份。

但是ext2文件系统的弱点也是很明显的，它不支持日志功能，这很容易造成在一些极端场景中丢失数据，这个天然的弱点导致ext2文件系统无法在关键应用中使用，目前已经很少有企业使用ext2文件系统了。

2．ext3文件系统

为了弥补ext2文件系统的不足，有日志功能的ext3文件系统应运而生了。它直接从ext2文件系统发展而来，所以完全兼容ext2文件系统，而且支持非常简单地从ext2转换为ext3（只需要两条命令），这种特性让也更多的老用户转而使用ext3文件系统。

那么为什么需要日志文件系统呢？因为日志文件系统使用了“两阶段提交”的方式来维护待处理的事物。例如在写入数据之前，文件系统会先在日志中写入，然后再开始真实地写数据，写完数据后则会将之前写入日志中的内容删除。这样一来，如果遇到问题需要检查文件系统或对ext3文件系统进行修复时，只需要检查日志即可。而ext2修复文件系统时，需要遍历整个文件系统来检查文件的一致性信息，因此ext3节省了大量修复文件系统所需的时间。不过，由于增加了日志功能，在存取数据时ext3文件系统看起来要比ext2多一次写入操作，但是ext3对写操作做了优化，所以其性能并不比ext2低。

3．ext4文件系统

ext4文件系统从2.6.19内核开始引入，从CentOS 6开始，ext4也已经成为默认的文件系统。和ext2到ext3的升级一样，从ext3到ext4也是可以在线迁移的，和ext3相比，ext4支持1EB的文件系统，以及16TB的文件，同时支持无数量限制的子目录。

1.4.3 磁盘分区和创建文件系统

磁盘使用前需对其进行分割，这种动作被形象地称为分区。磁盘的分区分为两类，即主分区和扩展分区。受限制于磁盘的分区表大小（MBR大小为512字节，其中分区表占64字节），一块磁盘最多只能创建4个主分区，为了能支持更多分区，可以使用扩展分区（扩展分区中可以划分更多逻辑分区），但是即便这样，分区还是要受主分区+扩展分区最多不能超过4个的限制。磁盘在完成分区后，需要进行创建文件系统的操作，最后将该分区挂载到系统中的某个挂载点才可以使用。

下面继续使用VMware虚拟机演示fdisk的使用，首先会在虚拟机设置中添加一块磁盘，方式如图1-43至图1-48所示，完成后启动虚拟机。

重新启动虚拟机后，使用fdisk -l查看一下发现，有一个/dev/sdb设备，这就是新添加的磁盘在操作系统中对应的设备文件。大小是1073MB（笔者在创建磁盘时给的大小是1GB，由于操作系统之间计算容量的差别，所以存在一部分误差），一共有130个柱面，而且没有分区（提示Disk /dev/sdb doesn't contain a valid partition table），如图1-49所示。

下面开始对/dev/sdb进行分区操作，首先输入fdisk /dev/sdb，然后输入字母n，这个字母代表new，也就是新建分区；然后系统会提示是创建扩展分区（extended）还是主分区（primary partition），这里选择p；在partition number中输入数字1，代表这是第一个分区；下面要输入第一个柱面开始的位置，该处输入1；再要输入最后一个柱面的位置，这里输入130表示将所有的空间划给这个分区；最后输入字母w，代表将刚刚创建的分区写入分区表。这样就完成了第一步分区操作，所有操作步骤见图1-50。

分区完成后，再使用fdisk -l查看，对比图1-51，发现不同了吗？是的，这里显示出一个设备，叫做/dev/sdb1，这就是下一步需要创建文件系统的设备。

要在刚刚创建的分区中格式化文件系统，这里使用ext3文件系统作为演示，可以使用命令“mkfs -t ext3 /dev/sdb1”来完成，或是简单地将此命令写成“mkfs.ext3 /dev/sdb1”，这两个命令是一样的，如图1-52所示。

成功创建文件系统后才可以将磁盘挂载到挂载点，假设这里需要将/dev/sdb1挂载到/mnt，可以使用以下命令：

        [root@localhost ～]# mount /dev/sdb1 /mnt