Wie sieht eine Linux-Datei aus?

Linux-Dateien sind Verzeichnisse (Dateien). Um die Verwaltung von Dateien und Verzeichnissen zu erleichtern, organisiert das Linux-System diese in einer umgekehrten Baumstruktur, beginnend mit dem Stammverzeichnis „/“. Verzeichnisse in Linux ähneln Ordnern in Windows-Systemen. Der Unterschied besteht darin, dass Verzeichnisse in Linux-Systemen ebenfalls als Dateien behandelt werden.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Linux7.3-System, Dell G3-Computer.

Linux-Dateien sind Verzeichnisse (Dateien).

Um die Verwaltung von Dateien und Verzeichnissen zu erleichtern, organisiert das Linux-System sie in einer umgekehrten Baumstruktur, beginnend mit dem Stammverzeichnis /. Verzeichnisse in Linux ähneln Ordnern in Windows-Systemen. Der Unterschied besteht darin, dass Verzeichnisse in Linux-Systemen ebenfalls als Dateien behandelt werden.

Im Linux-Betriebssystem sind alle Dateien und Verzeichnisse in einer umgekehrten Baumstruktur organisiert, beginnend mit einem Stammknoten „/“, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1 Linux-Systemdatei- und Verzeichnisorganisationsdiagramm

Unter diesen entspricht das Verzeichnis dem Ordner in Windows. Das Verzeichnis kann entweder Dateien oder andere Unterverzeichnisse speichern, und die Dateien speichern echte Informationen.

Die oberste Ebene des Dateisystems beginnt mit dem Stammverzeichnis. Das System verwendet „/“, um das Stammverzeichnis darzustellen. Unter dem Stammverzeichnis kann sich entweder ein Verzeichnis oder eine Datei befinden, und jedes Verzeichnis kann ein (Unter-)Verzeichnis enthalten Datei. Wiederholt kann ein riesiges Dateisystem entstehen.

Tatsächlich besteht der Hauptzweck der Verwendung dieser baumartigen und hierarchischen Dateistruktur darin, die Verwaltung und Wartung des Dateisystems zu erleichtern. Stellen Sie sich vor, dass die Verwaltung und Wartung des Dateisystems erfolgt, wenn alle Dateien in einem Verzeichnis abgelegt werden wird zum Albtraum.

In der Realität gibt es viele ähnliche Beispiele. Im gesamten Verwaltungssystem sind Dorfbewohner gleichbedeutend mit Dateien. Sie leben in einem Dorf, und das Dorf ist das Verzeichnis, in dem die Dorfbewohner gespeichert sind. Viele Dörfer bilden eine Gemeinde, was einem Verzeichnis gespeicherter Dörfer usw. entspricht, wodurch schließlich ein riesiges Diagramm der Verwaltungsstruktur der regionalen Verwaltung entsteht.

Beachten Sie, dass bei Verzeichnisnamen oder Dateinamen die Groß-/Kleinschreibung beachtet werden muss. Beispielsweise handelt es sich bei „Hund“, „Hund“ und „Hund“ um drei verschiedene Verzeichnisse oder Dateien. Ein vollständiger Verzeichnis- oder Dateipfad besteht aus einer Reihe von Verzeichnisnamen, die jeweils durch „/“ getrennt sind. Der vollständige Pfad von cat lautet beispielsweise /home/cat.

Im Dateisystem gibt es zwei spezielle Verzeichnisse, bei denen es sich um das aktuelle Verzeichnis handelt, das durch einen Punkt „.“ dargestellt werden kann übergeordnetes Verzeichnis. Angezeigt durch zwei Punkte „..“

Wenn ein Verzeichnis- oder Dateiname mit einem Punkt beginnt, bedeutet dies, dass das Verzeichnis oder die Datei ein verstecktes Verzeichnis oder eine versteckte Datei ist. Das heißt, bei der Standardsuche (Suchbefehle werden später besprochen) wird das Verzeichnis oder die Datei nicht angezeigt.

Um die Verwaltung und Wartung zu erleichtern, übernimmt das Linux-System den Dateisystemhierarchiestandard, auch FHS-Standard genannt, der festlegt, welche Dateitypen (oder Unterverzeichnisse) in jedem Verzeichnis unter dem Stammverzeichnis vorhanden sein sollen, z. B. in /bin und Das /sbin-Verzeichnis sollte ausführbare Dateien speichern

Linux-Dateisystem (Dateisystem)

Die physische Zusammensetzung der Festplatte

Lassen Sie uns zunächst kurz die physische verstehen Struktur der Festplatte: Im Allgemeinen umfasst die Festplattenstruktur: Plattenteller, Magnetkopf, Plattentellerspindel, Steuermotor, Magnetkopf-Controller, Datenkonverter, Schnittstelle, Cache und andere Teile. Alle Platten (normalerweise gibt es auf einer Festplatte mehrere Platten, und die Platten sind parallel) sind auf einer Spindel befestigt. Auf der Speicheroberfläche jeder Platte befindet sich ein Magnetkopf. Der Abstand zwischen dem Magnetkopf und der Platte ist sehr gering (daher kann es leicht zu Beschädigungen durch heftige Vibrationen kommen). Der Magnetkopf ist gleichmäßig mit einem Magnetkopf-Controller verbunden Steuern Sie die Bewegung jedes Magnetkopfes. Der Magnetkopf bewegt sich entlang des Radius der Platte und die Platte dreht sich mit hoher Geschwindigkeit in die angegebene Richtung, sodass der Magnetkopf jede Position auf der Platte erreichen kann.

Eine Festplatte besteht aus mehreren Ringen, die als Spuren bezeichnet werden, und eine Spur ist in mehrere Sektoren unterteilt. Die Ringe an der gleichen Position auf allen Festplatten der Festplatte bilden. Zylinder). Die Festplattenkapazität beträgt: 512 Byte * Anzahl der Sektoren * Anzahl der Magnetspalten * Anzahl der Köpfe

Die ersten drei Zahlen sind leicht zu verstehen. Manche Leute verstehen möglicherweise nicht, was mit der Anzahl der Köpfe multipliziert wird, weil die ersten drei Zahlen entsprechen der Berechnung der Speichermenge eines Kreises, und ein Magnetkopf liest einen Kreis, daher entspricht die Multiplikation mit der Anzahl der Magnetköpfe der Multiplikation der Kreisfläche mit der Anzahl der Kreise.

Festplattenpartitionierung

Die kleinste Einheit der Festplattenpartitionierung ist der Magnetzylinder (Zylinder)

Festplattenpartitionierung zeichnet tatsächlich die Anfangs- und Endmagnetzylinder einer Partition (Partition) auf, und diese aufgezeichneten Informationen werden im Hauptbootsektor (Master Boot Recorder, MBR) gespeichert. Tatsächlich befindet sich der MBR auf der nullten Spur einer Festplatte. Dies ist auch der erste Bereich, der gelesen werden muss, wenn der Computer eingeschaltet wird, um die Festplatte verwenden zu können.

Denken Sie über eine Frage nach: Ist die Größe des MBR festgelegt?

Wir stellen uns das so vor, die Speicherreihenfolge der Daten ist: MBR + andere Daten. Wenn die Größe des MBR beispielsweise nicht festgelegt ist, die Informationen von drei Partitionen ursprünglich im MBR gespeichert waren und wir nun eine neue Partition hinzufügen möchten, welche Konsequenzen hat das? Die Konsequenz ist, dass alle „anderen Daten“ sequentiell um die Distanz einer Partitionsinformation nach hinten verschoben werden müssen. Haben Sie darüber nachgedacht, Arrays hinzuzufügen oder zu löschen? Wir hoffen also, den MBR zu reparieren, und das stimmt auch. Der MBR ist so repariert, dass er nur die Informationen von 4 Partitionen speichert. Das scheint viel besser zu sein, aber es gibt nur vier Partitionen. Reicht das? Natürlich hat der Designer auch über dieses Problem nachgedacht und die Partition in zwei Kategorien unterteilt: Primär und Erweitert (es darf höchstens ein E geben). Unter diesen kann P direkt verwendet werden, E kann jedoch nicht direkt verwendet werden. E entspricht einem Zeiger, der auf den Speicherort der Standortinformationen der erweiterten Partition zeigt.

Dateisystem

Dateisystem ist auch ein Dateisystem, z. B. FAT32, NTFS usw.

Verschiedene Partitionen haben unterschiedliche Dateisysteme, die jedoch alle zur Speicherung von Daten verwendet werden . Zuvor haben wir erklärt, dass die kleinste Speichereinheit der Festplatte ein Sektor ist (Sektor, im Allgemeinen 512 Byte), aber die kleinste Speichereinheit des Dateisystems ist kein Sektor, sondern ein Block. Der Block ist ein Potenzmultiplikator von 2 des Sektors, und der Kopf liest jeweils die Daten eines Blocks. Wenn der Block also zu klein ist, muss der Magnetkopf beim Lesen einer Datei eine größere Anzahl von Blöcken lesen, was jedoch sehr ineffizient ist. Der Block darf jedoch nicht zu groß sein, da in einem Block beispielsweise nur eine Datei vorhanden sein kann Die Blockgröße beträgt 100 MB. Wenn eine Datei mit 100,1 MB vorhanden ist, muss sie zwei Blöcke belegen, was viel Platz verschwendet.

Superblock

Der erste Block in jedem Dateisystem wird Superblock genannt. Die Rolle des Superblocks besteht darin, die Größe des Dateisystems, leere und gefüllte Blöcke und andere allgemeine Informationen wie diese zu speichern. Mit anderen Worten: Wenn Sie ein Dateisystem verwenden möchten, müssen Sie als ersten Block den Superblock durchlaufen. Wenn der Superblock kaputt ist, gibt es wahrscheinlich keine Möglichkeit, diese Partition zu speichern.

Das EXT2-Dateisystem von Linux

Da wir Linux lernen, müssen wir natürlich das Linux-Dateisystem lernen. Als Erklärung verwenden wir EXT2, das Standard-Linux.

Das Dateisystem in EXT2 ist in einen Inode-Bereich und einen Blockbereich unterteilt. Der Inode speichert die relevanten Attribute und andere Informationen der Datei, während der Blockbereich den Inhalt der Datei speichert, der die Datei beschreiben kann relevante Attribute der Datei und verweist auf den Speicherort des Blocks, in dem sich die Datei befindet. Die Anzahl der Blöcke und Inodes ist zum Zeitpunkt der Erstformatierung festgelegt.

Schematische Darstellung des gesamten Dateisystems:

• SuperBlock: Wie bereits erwähnt, ist Superblock der Ort, an dem relevante Informationen des gesamten Dateisystems aufgezeichnet werden. Ohne Superblock gäbe es kein Dateisystem. Zu den Informationen, die er aufzeichnet, gehören hauptsächlich:
  • Die Gesamtzahl der Blöcke und Inodes;
  • Die Größe eines Blocks und eines Inodes; letztes Schreiben Dateisystembezogene Informationen wie der Zeitpunkt der Dateneingabe, der Zeitpunkt der letzten Festplattenprüfung (fsck) usw.;
  • Ein gültiger Bitwert. Wenn das Dateisystem gemountet wurde, ist das gültige Bit 0. Wenn es nicht gemountet wurde, ist das gültige Bit 0. Das gültige Bit ist 1.
  • Gruppenbeschreibung: Notieren Sie, wo dieser Block mit der Aufzeichnung beginnt;
  Block-Bitmap: Notieren Sie hier, ob dieser Block verwendet wird;
• Inode-Tabelle: Datenspeicherbereich für jeden Inode;
• Datenblöcke: Datenspeicherbereich für jeden Block.
• Der Betrieb des Linux-Dateisystems

Wir wissen, dass die Zugriffsgeschwindigkeit der Festplatte im Vergleich zum Speicher sehr langsam ist. Um die Gesamtgeschwindigkeit zu verbessern, verwendet Linux die asynchrone Verarbeitung.

Was ist asynchron? Beispiel: „Wenn das System eine bestimmte Datei liest, werden die Blockdaten, in denen sich die Datei befindet, in den Speicher geladen, sodass der Festplattenblock im Puffer-Cache-Bereich des Hauptspeichers abgelegt wird. Wenn diese Wenn die Wenn die Daten des Blocks geändert werden, werden zunächst nur die Blockdaten des Hauptspeichers geändert und die Blockdaten im Puffer werden als „Dirty“ markiert. Zu diesem Zeitpunkt wurde der physische Block der Festplatte noch nicht geändert ! Daher bedeutet dies, dass die Daten dieser „schmutzigen“ Blöcke auf die Festplatte zurückgeschrieben werden müssen, um die Konsistenz der Daten im physischen Block auf der Festplatte und der Blockdaten im Hauptspeicher aufrechtzuerhalten. 』

Sie müssen beim Herunterfahren von Linux also wirklich aufpassen, sonst kann es zu Dateiverlusten oder sogar Festplattenschäden kommen! ! !

Einhängepunkt

Sie müssen also beim Herunterfahren von Linux wirklich aufpassen, da es sonst zu Dateiverlusten oder sogar Festplattenschäden kommen kann! ! !

Einhängepunkt

Was wir oben erwähnt haben, dreht sich alles um das Dateisystem, aber wenn wir möchten, dass unser Linux es verwenden kann, müssen wir unser Linux-System „mounten“ OK! Wir haben oben gerade erwähnt, dass das Verzeichnis Informationen zu Dateinamen und Inodes aufzeichnen kann. Darüber hinaus ermöglicht uns das Verzeichnis auch die Generierung entsprechender Einstiegspunkte in das Dateisystem. Daher nennen wir dieses Einstiegspunktverzeichnis „Einhängepunkt“

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