Linux笔记 12

Linux

一、与目录树的关系

1. 目录
   当在 Linux 下的档案系统建立一个目录时，档案系统会分配一个 inode 与至少一块 block 给该目录。其中， inode 记录该目录的相关权限与属性，并可记录分配到的那块 block 号码；而 block 则是记录在这个目录下的档名与该档名占用的 inode 号码资料。

2. 档案
   当在 Linux 下的 ext2 建立一个一般档案时， ext2会分配一个 inode 与相对于该档案大小的 block 数量给该档案。

3. 目录树读取
4. filesystem 大小与磁碟读取效能

二、EXT2/EXT3/EXT4 档案的存取与日志式档案系统的功能

若要新增一个档案，此时档案系统的行为是：

• 先确定使用者对于欲新增档案的目录是否具有 w 与 x 的权限，若有的话才能新增；
• 根据 inode bitmap 找到没有使用的 inode 号码，并将新档案的权限/属性写入；
• 根据 block bitmap 找到没有使用的 inode 号码，并将实际的资料写入 block 中，且更新 inode 的 block 指向资料；
• 将刚刚写入的 inode 与 block 资料同步更新 inode bitmap 与 block bitmap，并更新 superblock 的内容。

一般来说，我们将 inode table 与 data block 称为资料存放区域，至于其他例如 superblock、block bitmap 与 inode bitmap 等区段就被称为 metadata（中介资料）。因为 superblock，inode bitmap 及 block bitmap 的资料是经常变动的，每次新增、移除、编辑时都可能会影响到这三部分的资料。

1. 资料的不一致（Inconsistent）状态
   当档案在写入档案系统时因为不知名原因导致系统中断，导致最后一个同步更新中介资料的步骤没有做完，此时就会发生 metadata 的内容与实际资料存放区产生不一致（Inconsistent）的情况。
   在早期的 Ext2 档案系统中，如果发生这个问题，那么系统在重新开机的时候，就会借由 Superblock 当中记录的 valid bit（是否有挂载）与 filesystem state（clean 与否）等状态来判断是否强制进行资料一致性的检查。若有检查时则以 e2fsck 这个程序来进行的。

2. 日志式档案系统（Journaling filesystem）
   在 filesystem 中规划出一个区块，该区块专门记录写入或修订档案时的步骤。

   • 预备：当系统要写入一个档案时，会先在日志记录区块中记录某个档案准备要写入的资讯；
   • 实际写入：开始写入档案的权限与资料；开始更新 metadata 的资料；
   • 结束：完成资料与 metadata 的更新后，在日志记录区块当中完成该档案的记录。

三、Linux 档案系统的运作

非同步处理（asynchronously）:
当系统载入一个档案到记忆体后，如果该档案没有被更动过，则在记忆体区段的档案资料会被设定为 clean 。
但如果记忆体中的档案资料被更改过，此时该记忆体中的资料会被设定为 Dirty 。此时所有的动作都还在记忆体中执行，并没有写入到磁碟中。
系统会不定时的将记忆体中设定为 Dirty 的资料写回磁碟，以保持磁碟与记忆体资料的一致性。也可以利用 sync 指令来手动 强迫写入磁碟。

档案系统与记忆体的关系：

• 系统会将常用的档案资料放置到主记忆体的缓冲区，以加速档案系统的读/写；
• 承上，因此 Linux 的实体记忆体最后都会被用光，这是正常的情况，可加速系统效能。
• 可以手动使用 sync 来强迫记忆体中设定为 Dirty 的档案回写到磁碟中；
• 若正常开机时，开机指令会主动呼叫 sync 来将记忆体的资料回写入磁碟内；
• 但若不正常开机（如跳电、宕机或其他不明原因），由于资料尚未回写到磁碟内，因此重新开机后可能会花很多时间在进行磁碟检验，甚至可能导致档案系统的损毁（非磁碟损毁）。

四、挂载点的意义（mount point）

• 将档案系统与目录树结合的动作称为挂载；
• 挂载点一定是目录，该目录为进入该档案系统的入口；
• 同一个 filesystem 的某个 inode 只会对应到一个档案内容（同一个档案占用一个 inode）