Linux中文件系統(tǒng)分類，以及基礎(chǔ)使用方法
作者 | ZhengN
轉(zhuǎn)自 | 嵌入式大雜燴
Linux一個(gè)重要的哲學(xué)是：一切皆文件。而文件與文件系統(tǒng)是密切相關(guān)的，本篇筆記我們來一起學(xué)習(xí)、理清那些令我們眼花繚亂的文件系統(tǒng)。
文件系統(tǒng)粗略的分類：
下面依次進(jìn)行介紹：
根文件系統(tǒng)
根文件系統(tǒng)（rootfs）是內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)所 mount(掛載)的第一個(gè)文件系統(tǒng)，內(nèi)核代碼映像文件保存在根文件系中，而系統(tǒng)引導(dǎo)啟動(dòng)程序會(huì)在根文件系統(tǒng)掛載之后從中把一些基本的初始化腳本和服務(wù)等加載到內(nèi)存中去運(yùn)行。
根文件系統(tǒng)的根目錄/下有很多子目錄：
虛擬文件系統(tǒng)
虛擬文件系統(tǒng)
從上面的分類圖中我們可以知道Linux中有很多文件系統(tǒng)，并且是共存的。那么在Linux中是怎么做到讓一切都是文件呢？這是由于有一層虛擬文件系統(tǒng)軟件抽象層的存在，這個(gè)軟件抽象層為用戶屏蔽了底層文件系統(tǒng)的差異，向上層提供了統(tǒng)一地訪問接口。如圖：
（圖片來源：野火電子）
無論最下層的文件系統(tǒng)是什么，我們最上層的用戶端盡管使用系統(tǒng)調(diào)用接口（open、write、read等）或glibc接口（fopen、fwrite、fread等）來操作就可訪問文件系統(tǒng)里的文件，使得一切都是文件成為可能。
真文件系統(tǒng)
真文件系統(tǒng)
真文件系統(tǒng)其實(shí)是實(shí)際存儲(chǔ)設(shè)備的文件系統(tǒng)，掛載于EEPROM、 Nor FLASH、 NAND FLASH、 eMMC 等存儲(chǔ)器中。
1、ext2
1、ext2
EXT2第二代擴(kuò)展文件系統(tǒng)（second extended filesystem，縮寫為 ext2），是Linux內(nèi)核早期所用的文件系統(tǒng)，但是隨著技術(shù)的發(fā)展 ext2 文件系統(tǒng)已經(jīng)不推薦使用了。ext2是一個(gè)非日志文件系統(tǒng)。
2、ext3
2、ext3
EXT3是第三代擴(kuò)展文件系統(tǒng)（Third extended filesystem，縮寫為ext3），是一個(gè)日志文件系統(tǒng)。主要特點(diǎn)：
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高可用性：系統(tǒng)使用了ext3文件系統(tǒng)后，即使在非正常關(guān)機(jī)后，系統(tǒng)也不需要檢查文件系統(tǒng)。宕機(jī)發(fā)生后，恢復(fù)ext3文件系統(tǒng)的時(shí)間只要數(shù)十秒鐘。 -
數(shù)據(jù)完整性：ext3文件系統(tǒng)能夠極大地提高文件系統(tǒng)的完整性，避免了意外宕機(jī)對(duì)文件系統(tǒng)的破壞。
3、ext4
3、ext4
EXT4是第四代擴(kuò)展文件系統(tǒng)（Fourth extended filesystem，縮寫為 ext4）是一個(gè)日志文件系統(tǒng)，是ext3文件系統(tǒng)的后繼版本。主要特點(diǎn)：
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更多的子目錄數(shù)量：Ext3目前只支持32000個(gè)子目錄，而Ext4取消了這一限制，理論上支持無限數(shù)量的子目錄。 -
更多的塊和i-節(jié)點(diǎn)數(shù)量：Ext3文件系統(tǒng)使用32位空間記錄塊數(shù)量和i-節(jié)點(diǎn)數(shù)量，而Ext4文件系統(tǒng)將它們擴(kuò)充到64位。
偽文件系統(tǒng)
偽文件系統(tǒng)
Linux內(nèi)核提供了sysfs、procfs、devtmpfs等偽文件系統(tǒng)，偽文件系統(tǒng)存在于內(nèi)存，不占用硬盤。以文件地形式向用戶提供一些系統(tǒng)信息，用戶讀寫這些文件就可以讀取、修改系統(tǒng)的一些信息。
1、procfs
1、procfs
procfs是 進(jìn)程文件系統(tǒng)的縮寫，包含一個(gè)偽文件系統(tǒng)（啟動(dòng)時(shí)動(dòng)態(tài)生成的文件系統(tǒng)），用于通過內(nèi)核訪問進(jìn)程信息。這個(gè)文件系統(tǒng)通常被掛載到 /proc 目錄。
由于 /proc 不是一個(gè)真正的文件系統(tǒng)，它也就不占用存儲(chǔ)空間，只是占用有限的內(nèi)存。
/proc目錄的內(nèi)容如下：
其中，這些以數(shù)字命名的文件夾就是與進(jìn)程相關(guān)的部分，這些數(shù)字就是進(jìn)程的PID號(hào)。
我們可以訪問系統(tǒng)信息，如讀取CPU相關(guān)信息：
查看內(nèi)核支持的文件系統(tǒng)類型：
可見，內(nèi)核支持了很多文件系統(tǒng)，我們上面的文件系統(tǒng)匯總只列出了一小部分，感興趣的朋友可以自己去了解其它的。
我們可以通過/proc目錄了解到很多信息，大家可以自行嘗試查看其它信息。
2、sysfs
2、sysfs
sysfs是一個(gè)基于內(nèi)存的文件系統(tǒng)，它的作用是將內(nèi)核信息以文件的方式提供給用戶程序使用。sysfs 文件系統(tǒng)被掛載在 /sys 掛載點(diǎn)上。/sys目錄下的內(nèi)容如：
上一篇分享了《看看你的嵌入式設(shè)備CPU溫度是多少，能烤肉嗎？》中，我們讀取/sys/devices/virtual/thermal/thermal_zone0下的temp文件就可以得到cpu的溫度。
sysfs 與 proc 相比有很多優(yōu)點(diǎn)，最重要的莫過于設(shè)計(jì)上的清晰。sysfs 的設(shè)計(jì)原則是一個(gè)屬性文件只做一件事情， sysfs 屬性文件一般只有一個(gè)值，直接讀取或?qū)懭搿?/span>
整個(gè) /proc/scsi目錄在2.6內(nèi)核中已被標(biāo)記為過時(shí)(LEGACY)，它的功能已經(jīng)被相應(yīng)的 /sys 屬性文件所完全取代。新設(shè)計(jì)的內(nèi)核機(jī)制應(yīng)該盡量使用 sysfs 機(jī)制，而將 proc 保留給純凈的“進(jìn)程文件系統(tǒng)”。
3、devtmpfs
3、devtmpfs
devtmpfs 的功用是在 Linux 核心 啟動(dòng)早期建立一個(gè)初步的 /dev，令一般啟動(dòng)程序不用等待 udev（udev 是Linux kernel 2.6系列的設(shè)備管理器。它主要的功能是管理/dev目錄底下的設(shè)備節(jié)點(diǎn)。），縮短 GNU/Linux 的開機(jī)時(shí)間。
在devtmpfs出現(xiàn)之前，/dev/下面的設(shè)備節(jié)點(diǎn)應(yīng)該都是udev-daemon收到內(nèi)核的事件后用mknod程序或者直接調(diào)mknod()系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建出來的；現(xiàn)在基本上不走udev了，幾乎所有的設(shè)備文件（比如/dev/sda1）都是內(nèi)核直接創(chuàng)建的。
我們?cè)谥癶ello驅(qū)動(dòng)、led驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，我們動(dòng)態(tài)加載的方式加載我們的驅(qū)動(dòng)程序之后，會(huì)在/dev目錄下生成相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。我們只要在應(yīng)用程序中操作這個(gè)節(jié)點(diǎn)就可以間接地操控我們的led：
再一次體現(xiàn)了Linux中一切皆文件的概念。
相關(guān)筆記推薦：
《嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)》
《LED驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)（總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型）》
網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)
NFS（Network File System） ，即網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)， 能使使用者訪問網(wǎng)絡(luò)上別處的文件就像在使用自己的計(jì)算機(jī)一樣。其工作原理是使用客戶端/服務(wù)器架構(gòu) ：
服務(wù)器程序向其他計(jì)算機(jī)提供對(duì)文件系統(tǒng)的訪問，其過程稱為輸出。NFS客戶端程序?qū)蚕砦募到y(tǒng)進(jìn)行訪問時(shí)，把它們從NFS服務(wù)器中“輸送”出來。
文件通常以塊為單位進(jìn)行傳輸。在我們嵌入式Linux中，NFS的主要應(yīng)用如：把主機(jī)的上文件（比如目標(biāo)板的可執(zhí)行文件）共享給目標(biāo)板，這樣目標(biāo)板就很方便地運(yùn)行程序。比如我們往期筆記【Linux筆記】掛載網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)中的實(shí)驗(yàn)框圖：
以上就是本次的筆記分享，如有錯(cuò)誤，歡迎指出，謝謝！本次著重分享了幾個(gè)重要的文件系統(tǒng)，了解這幾個(gè)文件系統(tǒng)對(duì)我們學(xué)習(xí)嵌入式Linux有幫助。
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