Linux檔案系統儲存方式

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               檔案系統作為一個系統的重要組成部分，對於每位程式員來說，都是非常重要的基礎知識。與此同時，Linux和Windows上的檔案系統的原理又恰恰是不一樣的。Windows中採用的是FAT 表的形式，但是今天我主要的講的是更為經典的Linux本地檔案系統上的儲存原理，稍稍分析一下他的結構，作為拋磚引玉。

檔案系統的資料區塊管理

我們都知道，檔案要被儲存在磁碟中，我們都是把以資料區塊的概念做處理和儲存的，如果最後的剩餘部分沒有達到單位塊的大小，也是作為一整塊的方式處理。所以問題來了，我們如何去處理這些檔案資料區塊的關係呢，如何保證尋找更加高效。下面提供3種常見的做法：

1.連續分配。這是一種最簡單的處理方式，在磁碟中尋找一段空的物理地址，在上面連續劃分出足夠的物理塊，映射到邏輯上的資料區塊號上去。這樣的好處是，如果你知道資料區塊的首地址，你可以通過計算，隨機訪問資料區塊。但是不足之處也很明顯，你不知道想存入的資料區塊的大小，要劃分多大的空間。第二，這麼做的效率太低了，每次都要剛剛找到這麼多的連續的物理空間儲存資料區塊，每次都是成塊成塊的佔去一大片空間，最終會導致很多片段，因為空白間太小，用不了，剩餘的那部分小的空間就永遠是無法得到利用。

2.連結資料表法。這個方法相比上個方法就提升了一個檔次，首先就是不需要是連續的儲存空間的要求。他是通過類似鏈表的手法在邏輯上保證是資料連續的。通過在檔案資料區塊中多設定了下一個的資料區塊的物理地址，進行逐個尋找訪問。下面這張是類比圖;

缺點主要有2個，隨機訪問效率低，必須要逐個找過去，如果你要找的資料在你最後一個資料區塊，那就要悲劇了。2.還有一個這會帶來額外的儲存開銷，因為你在檔案的基本資料中還儲存了物理地址。所以這導致了下一個方式的誕生。

3.索引鏈表法。這個方法好像就是專門為了克服上個方法的缺點的。不是閑效率低嗎，我把索引的地址與真實物理資料分開存放不就可以解決問題了嘛。這其實也就是資料庫中的索引的方式。避免了多次的IO操作，直接將索引表放在記憶體中，一個索引表項中記錄了下一個物理塊的位置。在記憶體中逐個尋找，總比在磁碟中提供反覆的開啟檔案等這麼頻繁的IO操作來的效率高。

Linux的檔案儲存體方式

前面說的3個方法就是為了引出下面的正題，在Linux的儲存管理中，最接近的方法就是上面3種中的最後一種，在Linux中，人家把所有的檔案，目錄等都抽象為1個概念，i-node節點，裡面存放了檔案的中繼資料和資料結點的索引。下面是張類比圖：

那為什麼要有1級索引，2級，3級索引的東西呢，就是為了超大資料區塊檔案設計的，如果你的檔案足夠小，1,，2個資料區塊就夠了，直接通過i-node上的直接資料區塊指標就能搞定了。大的話就通過再次索引，這樣一展開就可以儲存了很多的資料區塊了。

Linux檔案系統儲存方式