1. Что такое файловая система простыми словами
Термин «файловая система» можно понимать двояко. С одной стороны — это архитектура хранения битов на жестком диске, с другой — это организация каталогов в соответствии с идеологией Unix. В этой статье мы более подробно обсудим первую сторону.
Файловая система (сокращенно ФС, англ. «file system») — это архитектура хранения данных в системе, хранение данных в оперативной памяти и доступа к конфигурации ядра. ФС устанавливает физическую и логическую структуру файлов, правила их создания и управления ими.
В физическом смысле файловая система Linux/UNIX представляет собой пространство раздела диска разбитое на блоки фиксированного размера. Их размер кратен размеру сектора: 1024, 2048, 4096 или 8120 байт. Размер блока известен заранее.
Как происходит обмен данными между ядром, приложениями и жестким диском? Для этого существуют 2 технологии:
Список поддерживаемых ядром файловых систем находится в файле /proc/filesystems:
andrey@andrey-VirtualBox:~$ cat /proc/filesystems
nodev sysfs
nodev rootfs
nodev ramfs
nodev bdev
nodev proc
nodev cpuset
nodev cgroup
nodev cgroup2
nodev tmpfs
nodev devtmpfs
nodev debugfs
nodev tracefs
nodev securityfs
nodev sockfs
nodev bpf
nodev pipefs
nodev hugetlbfs
nodev devpts
ext3
ext2
ext4
squashfs
vfat
nodev ecryptfs
fuseblk
nodev fuse
nodev fusectl
nodev pstore
nodev mqueue
nodev autofs
Иерархия файловой системы
Как мы уже сказали выше, есть вторая сторона ФС, которая состоит в определении ее с точки зрения организации расположения файлов в Linux. В этом случае можно сказать, что: файловая система — это иерархическая структура, которая начинается с корневого каталога «/» (корневой каталог) и дальше ветвится в соответствие с работой системы.
В этой статье мы будем говорить подробнее про типы файловых систем. Про организацию и структуру каталогов в Linux можно отдельно прочитать в статье:
- Каталоги Linux — организация файловой системы
2. Целостность файловой системы — что это такое
Файловая система называется целостной, если внесенные изменения в один файл не приведут к изменению другого файла в системе, который никак не связан с первым. В этом случае мы говорим, что у всех данных собственная физическая память.
Проверку целостности файловой системы в Linux можно запустить с помощью команды fsck (в Windows это программа называется – scandisk)
В начале ФС есть чистый бит. Если система используется, то в этот бит заносится 1. По завершению работы опять 0.
3. Список команд для работы с файлами в Linux
Команда
Описание
touch file_name
Создать файл «file_name»
mkdir directory_name
Создать директорию «directory_name»
rm file_name
Удалить файл «file_name»
rm -r
Удалить рекурсивно все файлы из директории
pwd
Вывод каталога в котором сейчас находитесь
ls directory_name
Вывести содержание каталога «directory_name» (можно просто ввести ls без имени и тогда выведутся все файлы текущей директории)
cd directory_name
Перейти в директорию «directory_name»
cp file_name directory_name
Копировать «file_name» в директорию «directory_name»
mv file_name directory_name
Переместить «file_name» в директорию «directory_name»
mv old_name new_name
Переименовать файл/директорию «old_name» в «new_name»
Права доступа к файлу/каталогу можно изменять с помощью команды chmod:
chmod 644 file_name
Таким образом можно изменять права доступа к файлу и каталогам (а также вложенным каталогам и файлам в них).
4. Типы файловых систем Linux — описание и обзор
Файловые системы условно делятся на два типа
Узнать файловую систему в ОС Linux
file -s
Самые популярными типами ФС в Linux являются:
В Windows поддерживаются свои ФС: NTFS, FAT32. Линукс также их поддерживает, а вот Windows не поддерживает линуксовые системы.
1 Extfs (Extended File System). Дата появления на свет апреле 1992 года. Самая первая файловая система разработанная специально для ОС на ядре Linux. Наибольший возможный размер раздела файла — 2 Гб. Максимальная длина имени файла — 255 символов. Является прародителем популярных ФС Ext2, Ext3.
2 Ext2 (second extended file system). Дата создания 1993 год. Является не журналируемой файловой системой. Была популярна до 2000-х. Имеет ряд ограничений на работу с большими файлами, зато является и самой быстрой, поэтому её часто используют в различных сравнительных тестах как эталонную.
3 Ext3 (third extended filesystem). Дата выхода 2001 год. Считается революционной, поскольку относится к поколению журналируемых систем. В настоящее время файловая система Ext3 поддерживает файлы размером до 1 ТБайт. Используется в некоторых случаях до сих пор. Разделы Ext3 могут читать Windows-программы (например, Total Commander). Разработчик Стивен Твид.
4 Ext4 (дата выхода 2006 год). Является стандартом во всех современных Linux (а сейчас 2019 год). Хорошо защищена от проблем фрагментации и оптимизирована для работы с большими файлами. Максимальный размер файловой системы не может превышать 16 ТБайт.
5 ReiserFS (или Reiser3). Создана уже после ext3 в качестве ее альтернативы. Журналируемая система. Поддерживает большую производительность. Позволяет изменять размеры разделов во время работы.
Считается самой экономичной, поскольку позволяет хранить несколько файлов в одном блоке, что позволяет использовать каждый байт жесткого диска. Обычные файловые системы могут хранить в одном блоке один файл или одну его часть.
6 Reiser4 (дата создания 2004 году). Система включает себя такие передовые технологии как транзакции, задержка выделения пространства, а так же встроенная возможность кодирования и сжатия данных.
7 XFS (журналируемая файловая система). Это производительная файловая система, разработанная в Silicon Graphics для свой операционной системы еще в 2001 году. Позволяла использовать диски 2 ТБайт. Существует возможность потери данных во время записи при сбое питания, так как большое количество буферов хранится в памяти.
8 Btrfs или B-Tree File System. Журналируемая файловая система. Совершенно новоиспеченная файловая система, которая сосредоточена на отказоустойчивости, свободности администрирования и восстановления данных. К её особенностям относятся хранение индекса файлов в так называемых «B-деревьях» – иерархических структурах, которые максимально оптимально используют ресурсы оперативной памяти за счёт небольшой глубины вложения данных.
9 SWAP – особый вид не журналируемой файловой системы, которая реализует структуру хранения данных, аналогичную структуре оперативной памяти. Используется для реализации файла подкачки в Linux.
5. Типы файлов Linux
Перечислим поддерживаемые типы файлов в ОС Linux
- Файлы (тексты, исходники, картинки, скрипты)
- Каталоги
- Блочные устройства (жесткие диски, дискеты)
- Символьные устройства (терминалы, принтеры)
- символические ссылки
- PIPE
- Гнезда
Тип файла в каталоге можно посмотреть командой:
ls -l
Посмотреть список блочных устройств можно командой:
ls-l /dev/sd*
root@debian~ # ls-l /dev/sd*
brw-rw—-1 root disk 8, 0 Мар11 19:03 /dev/sda
brw-rw—-1 root disk 8, 1 Мар10 21:23 /dev/sda1
brw-rw—-1 root disk 8, 5 Мар10 21:23 /dev/sda5
brw-rw—-1 root disk 8, 16 Мар10 22:31 /dev/sdb
brw-rw—-1 root disk 8, 17 Мар10 21:23 /dev/sdb1
brw-rw—-1 root disk 8, 18 Мар10 21:23 /dev/sdb2
brw-rw—-1 root disk 8, 32 Мар11 19:05 /dev/sdc
brw-rw—-1 root disk 8, 33 Мар11 17:59 /dev/sdc1
Буквой «b» помечаются блочные устройства.
Посмотреть список дисков можно командой
fdisk –l
Вывести информацию о жестком диске можно так
hdparm-I /dev/sdХ