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  对于使用标准的和比较奇特的文件系统以及开发文件系统来说,Linux 是极好的平台。本文讨论Linux认证考试中涉及到的Linux内核中的虚拟文件系统(VFS,有时候称为虚拟文件系统交换器),然后介绍将文件系统连接在一起的主要结构。

  基本的文件系统体系结构

  Linux 文件系统体系结构是一个对复杂系统进行抽象化的有趣例子。通过使用一组通用的 API 函数,Linux 可以在许多种存储设备上支持许多种文件系统。例如,read 函数调用可以从指定的文件描述符读取一定数量的字节。read 函数不了解文件系统的类型,比如 ext3 或 NFS。它也不了解文件系统所在的存储媒体,比如 AT Attachment Packet Interface(ATAPI)磁盘、Serial-Attached SCSI(SAS)磁盘或 Serial Advanced Technology Attachment(SATA)磁盘。但是,当通过调用 read 函数读取一个文件时,数据会正常返回。本文讲解这个机制的实现方法并介绍Linux文件系统层的主要结构。

  什么是文件系统?

  首先回答最常见的问题,“什么是文件系统”。文件系统是对一个存储设备上的数据和元数据进行组织的机制。由于定义如此宽泛,支持它的代码会很有意思。正如前面提到的,有许多种文件系统和媒体。由于存在这么多类型,可以预料到Linux文件系统接口实现为分层的体系结构,从而将用户接口层、文件系统实现和操作存储设备的驱动程序分隔开。

  挂装

  在Linux中将一个文件系统与一个存储设备关联起来的过程称为挂装(mount)。使用 mount 命令将一个文件系统附着到当前文件系统层次结构中(根)。在执行挂装时,要提供文件系统类型、文件系统和一个挂装点。

  为了说明Linux文件系统层的功能(以及挂装的方法),我们在当前文件系统的一个文件中创建一个文件系统。实现的方法是,首先用 dd 命令创建一个指定大小的文件(使用 /dev/zero 作为源进行文件复制)-- 换句话说,一个用零进行初始化的文件,见清单 1。

  清单 1. 创建一个经过初始化的文件

  1.$ dd if=/dev/zero of=file.img bs=1k count=10000

  2.10000+0 records in

  3.10000+0 records out

  4.$

  现在有了一个 10MB 的 file.img 文件。使用 losetup 命令将一个循环设备与这个文件关联起来,让它看起来像一个块设备,而不是文件系统中的常规文件:

  1.$ losetup /dev/loop0 file.img

  2.$

  这个文件现在作为一个块设备出现(由 /dev/loop0 表示)。然后用 mke2fs 在这个设备上创建一个文件系统。这个命令创建一个指定大小的新的 ext2 文件系统,见清单 2。

  清单 2. 用循环设备创建 ext2 文件系统

  1.$ mke2fs -c /dev/loop0 10000

  2.mke2fs 1.35 (28-Feb-2004)

  3.max_blocks 1024000, rsv_groups = 1250, rsv_gdb = 39

  4.Filesystem label=

  5.OS type: Linux

  6.Block size=1024 (log=0)

  7.Fragment size=1024 (log=0)

  8.2512 inodes, 10000 blocks

  9.500 blocks (5.00%) reserved for the super user

  10.。。。

  11.$

  使用 mount 命令将循环设备(/dev/loop0)所表示的 file.img 文件挂装到挂装点 /mnt/point1。注意,文件系统类型指定为 ext2。挂装之后,就可以将这个挂装点当作一个新的文件系统,比如使用 ls 命令,见清单 3。

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