Linux的檔案系統是一個比較複雜的體系，因為Linux系統中檔案就是一切，所以Linux系統有多複雜，Linux檔案系統就有多複雜。本文就來詳解一下Linux檔案系統的幾個要點。
一、 物理磁碟到檔案系統
我們知道檔案最終是儲存在硬碟上的。硬碟最基本的組成部分是由堅硬金屬材料製成的塗以磁性介質的碟片，不同容量硬碟的碟片數不等。每個碟片有兩面，都可記錄資訊。碟片被分成許多扇形的區域，每個區域叫一個扇區，每個扇區可儲存128×2的N次方（N＝）位元組資訊。在DOS中每扇區是128×2的2次方＝512位元組，碟片表面上以碟片中心為圓心，不同半徑的同心圓稱為磁軌。硬碟中，不同碟片相同半徑的磁軌所組成的圓柱稱為柱面。磁軌與柱面都是表示不同半徑的圓，在許多場合，磁軌和柱面可以互換使用，我們知道，每個磁碟有兩個面，每個面都有一個磁頭，習慣用磁頭號來區分。扇區，磁軌（或柱面）和磁頭數構成了硬碟結構的基本引數，幫這些引數可以得到硬碟的容量，基計算公式為：
儲存容量＝磁頭數×磁軌（柱面）數×每道扇區數×每扇區位元組數
要點：
（1）硬碟有數個碟片，每碟片兩個面，每個面一個磁頭
（2）碟片被劃分為多個扇形區域即扇區
（3）同一碟片不同半徑的同心圓為磁軌
（4）不同碟片相同半徑構成的圓柱面即柱面
（5）公式： 儲存容量＝磁頭數×磁軌（柱面）數×每道扇區數×每扇區位元組數
（6）資訊記錄可表示為：××磁軌（柱面），××磁頭，××扇區
那麼這些空間又是怎麼管理起來的呢？unix/linux使用了一個簡單的方法。如圖所示。
它將磁碟塊分為以下三個部分：
1） 超級塊，檔案系統中第一個塊被稱為超級塊。這個塊存放檔案系統本身的結構資訊。比如，超級塊記錄了每個區域的大小，超級塊也存放未被使用的磁碟塊的資訊。
2） I-切點表。超級塊的下一個部分就是i-節點表。每個i-節點就是一個對應一個檔案/目錄的結構，這個結構它包含了一個檔案的長度、建立及修改時間、許可權、所屬關係、磁碟中的位置等資訊。一個檔案系統維護了一個索引節點的陣列，每個檔案或目錄都與索引節點陣列中的唯一一個元素對應。系統給每個索引節點分配了一個號碼，也就是該節點在陣列中的索引號，稱為索引節點號
3） 資料區。檔案系統的第3個部分是資料區。檔案的內容儲存在這個區域。磁碟上所有塊的大小都一樣。如果檔案包含了超過一個塊的內容，則檔案內容會存放在多個磁碟塊中。一個較大的'檔案很容易分佈上千個獨產的磁碟塊中。
二、 建立一個檔案的過程
我們從前面可以知道檔案的內容和屬性是分開存放的，那麼又是如何管理它們的呢？現在我們以建立一個檔案為例來講解。
在命令列輸入命令：
$ who 》 userlist
我們可以通過系統命令ls來檢視新建檔案userlist的資訊：（ls 命令後的i就表示列印i節點資訊）
當完成這個命令時。檔案系統中增加了一個存放命令who輸出內容的新檔案userlist，那麼這整個過程到底是怎麼回事呢？
檔案主要有屬性、內容以及檔名三項。核心將檔案內容存放在資料區，檔案屬性存放在i-節點，檔名存放在目錄中。圖2顯示了建立一個檔案的例子，假如這個新檔案要3 個儲存塊來存放內容。那麼整個個程大概如下：
建立成功一個檔案主要有以下四個步驟：
1） 儲存屬性 也就是檔案屬性的儲存，核心先找到一塊空的i-節點。圖3中。核心找到i-節點號921130。核心把檔案的資訊記錄其中。如檔案的大小、檔案所有者、和建立時間等
2） 儲存資料 即檔案內容的儲存，由於該檔案需要3個數據塊。因此核心從自由塊的列表中找到3個自由塊。圖3中分別為600、200、992，核心緩衝區的第一塊資料複製到塊600，第二和第三分別複製到922和600.
3） 記錄分配情況，資料儲存到了三個資料塊中。所以必須要記錄起來，以後再找到正確的資料。分配情況記錄在檔案的i-節點中的磁碟序號列表裡。這3個編號分別放在最開始的3個位置。
4） 新增檔名到目錄，新檔案的名字是userlist 核心將檔案的入口（47，userlist）新增到目錄檔案裡。檔名和i-節點號之間的對應關係將檔名和檔案和檔案的內容屬性連線起來，找到檔名就找到檔案的i-節點號，通過i-節點號就能找到檔案的屬性和內容。
三、 建立一個目錄的過程
前面說了建立一個檔案的大概過程，也瞭解檔案內容、屬性以及入口的儲存方式，那麼建立一個目錄時又是怎麼回事呢？
我現在test目錄使用命令mkdir 新增一個子目錄child：
從使用者的角度看，目錄child是目錄test的一個子目錄，那麼在系統中這層關係是怎麼實現的呢？實際上test目錄包含一個指向子目錄child的i-節點的連結，原理跟普通檔案一樣，因為目錄也是檔案。目錄在系統中的儲存方式和結構大概如下：
目錄其實也是檔案，只是它的內容比較特殊。所以它的建立過程和檔案建立過程一樣，只是第二步寫的內容不同。
1） 系統找到空閒的i-節點號887220，寫入目錄的屬性
2） 找到空閒的資料塊1002來儲存目錄的內容，只是目錄的內容比較特殊，包含檔名字列表，列表一般包含兩個部分：i-節點號和檔名，這個列表其實也就是檔案的入口，新建的目錄至少包含三個目錄”。”和”。。”其中”。”指向自己，”。。”指向上級目錄，我們可以通過比較對應的i-節點號來驗證，887270 對應著上級目錄中的child對應的i-節點號
3） 記錄分配情況。這個和建立檔案完全不樣
4） 新增目錄的入口到父目錄，即在父目錄中的child入口。
一般都說檔案存放在某個目錄中，其實目錄中存入的只是檔案在i-節點表的入口，而檔案的內容則儲存在資料區。圖3中，我們一般會說“檔案userlist在目錄test中”，其實這意味著目錄test中有一個指向i-節點921130的連結，這個連結所附加的檔名為userlist，這也可以這樣理解：目錄包含的是檔案的引用，每個引用被稱為連結。檔案的內容儲存在資料塊。檔案的屬性被記錄在一個被稱為i-節點的結構中。I-節點的編號和檔名關聯起來存在目錄中。
注意：其中“。”表示是當前目錄。而“。。”是當前目錄的父目錄。但也有特殊情況：如我們檢視根目錄/的情況：
發現“。”和“。。”都指向i-節點2。實際上當我們用mkfs建立一個檔案系統時，mkfs都會將根目錄的父目錄指向自己。所以根目錄下。和。。指向同一個i-節點也不奇怪了。
四、 理解連結
連結分為兩種，1是硬連結，2是符號連結（也稱為軟連結）
1、 硬連結
硬連結（had link），是將目錄連結到檔案樹的指標，硬連結同時也是將檔名和檔案本身連結起來的指標
我們現在進入目錄child：並輸入法以下命令
我們發現通過ln建立的連結檔案mylink對應的i-節點也是921130.和上一級目錄下的userlist指向的i-節點號是一樣的。由此我們可以知道mylink和。。/userlist其實是指向同一個i-節點號，也可以理解為這兩者其實是同一個檔案。
建立一個連結的步驟大概如下：
1） 通過原檔案的檔名找到檔案的i-節點號
2） 新增檔名關聯到目錄，新檔案的名字是mylink 核心將檔案的入口（921130，mylink）新增到目錄檔案裡。
和建立檔案的過程比較發現，連結少了寫檔案內容的步驟，完全相同的是把檔名關聯到目錄這一步
現在.i- 節點號921130對應了兩個檔名。連結數也會變成2個，檔案的內容並不會發生任何變化。前面我們已經講了：目錄包含的是檔案的引用，每個引用被稱為連結。所以連結檔案和原始檔案本質上是一樣的，因為它們都是指向同一個i-節點。由於此原因也就可以理解連結的下列特性：你改變其中任何一個檔案的內容，別的連結檔案也一樣是變化；另外如果你刪除某一個檔案，系統只會在所指向的i-節點上把連結數減1，只有當連結數減為零時才會真正釋放i-節點。
硬連結有兩個特點：
1）不能跨檔案系統
2）不能對目錄
2、符號連結
另外還有一種符號連結，也稱“軟連結”，符號連結是通過檔名引用檔案，而不是i-節點號，這和硬連結的原理完全是不同的，我們先看屬性：
發現通過ln –s 建立的軟連結mylink2的i-節點是1574059，和。。/userlist的不相同。軟連結的好處就是可以跨不同的檔案系統，而且可以連結目錄。
以上就是Linux檔案系統的要點的介紹了，因為Linux一切裝置都是檔案的特性，所以Linux檔案系統太重要的，最好把這些要點都記熟了。
