Структура и типы файловых систем в Linux


Файловая система (file system, ФС) — важная составляющая любой операционной системы (ОС), отвечающая за организацию, хранение, чтение, запись файлов. От ФС зависит физическая и логическая структура файлов, политика создания и управления ими, максимальный размер файла и длина его имени. Linux поддерживает множество разных file system, включая FAT, FAT32, NTFS из Windows. Но использовать рекомендуем «родные» системы: Ext3, Ext4, ReiserFS, XFS, Btrfs и пр. Особенно если вы намерены работать с облачной инфраструктурой.

Организация файловой системы Linux

Linux позволяет установить отдельную ФС для каждого раздела. Выбранная система определяет, как быстро будет выполняться работа с файлами, запись и чтение информации. Как в оперативной памяти будет храниться информация (и будет ли она вообще храниться), каким образом можно вносить изменения в конфигурацию ядра ОС — это тоже зависит от ФС.

File system Linux — пространство раздела, состоящее из кратных размеру сектора блоков. Обмен данными производится через VFS или с помощью драйверов. VFS (virtual file system) — это слой абстракции, необходимый для взаимодействия между ядром и софтом. VFS позволяет не думать о специфике работы той или иной ФС. Драйверы ФС обеспечивают взаимодействие между оборудованием (железом) и приложениями.

File system Linux организована следующим образом

Файловая система Linux

Такая архитектура позволяет обеспечивать поддержку добавляемой ФС без вмешательства в ядро ОС. Ядро Linux поддерживает более 100 типов файловых систем, причём не только современных, но и старых. Чтобы увидеть список ФС, поддерживаемых ядром, откройте /proc/filesystems.

Структура и иерархия файловой системы Linux

В Linux имеется своя особая структура каталогов, политика распределения файлов конфигурации, исполняемых и временных файлов. Здесь работает логика, отличная от Windows.

Ключевое отличие в том, что обычно в линуксе программа не сохраняется в одной папке. Она распределяется по корневой файловой системе. По сути, file system в Linux начинается с директории «/» (которая называется корнем — от слова root) и разрастается в директории /sbin, /dev, /lib, /log, /boot и т.д. Получается древовидная иерархическая структура, в которой абсолютный путь к любой сущности начинается с корневой директории. Если файл лежит в /home/user/work, то структура каталогов идет по цепочке root->home->user->work.

Иерархичность линуксовых систем часто определяется стандартом FHS, который описывает, какая информация должна находится в том или ином месте «дерева». Ещё одной особенностью линкусовой файловой системы является её целостность. Это значит, что любые изменения, вносимые в файл, не влияют на другие файлы, которые не связаны с ним. Командой fsck вы можете проверить целостность ФС в Linux.

Типы ФС Linux

Пользователи могут использовать одну или несколько файловых систем, зашитых в линуксовый дистрибутив. Так как от них зависит метод работы с файлами, конфигурацией ядра и особенности хранения информации в оперативной памяти, то выбирать file system нужно исходя из текущих задач, учитывая сильные и слабые стороны доступных ФС.

Выделяют два типа таких систем, журналируемые и не журналируемые. Определить тип можно при помощи команды file -s. ФС первого типа ведут логи, фиксируя в отдельном файле информацию о действиях пользователя и план проверки системы. За счёт логирования система получается более устойчивой к сбоям. ФС второго типа не имеют логов. Они обладают хорошим быстродействием, но более уязвимы, так как не обеспечивают сохранность данных.

Если вы работали с линуксом, то file system из списка ниже вам наверняка знакомы:

  • Ext2;
  • Ext3;
  • Ext4;
  • JFS;
  • ReiserFS;
  • XFS;
  • Btrfs;
  • ZFS.

Особые файловые системы

Можно привести и другие разновидности файловых систем. Например, линуксоидам известны специальные ФС. Они используются для обеспечения доступа пользователю или приложениям к настройкам ядра ОС. Среди специальных файловых систем выделяют:

  • tmpfs. Записывает данные в оперативную память, создавая блочное устройство требуемого размера, которое затем подключают к папке.
  • procfs. Отвечает за хранение информации о системных процессах и ядре.
  • sysfs. Управляет настройками ядра ОС.

Бывают ситуации, когда наличие ФС в ядре системы не требуется. В этом случае можно использовать модуль FUSE (filesystem in userspace), который создаёт виртуальную файловую систему. Существует несколько видов виртуальных ФС с разным функционалом:

  • EncFS. Шифрует файлы и сохраняет их в выбранную директорию.
  • Aufs. Объединяет несколько file system в одну. Умеет делать то же самое с папками.
  • NFS. Может удалённо монтировать ФС.
  • ZFS. Создана для операционной системы Solaris. Отсутствие фрагментации, управление снапшотами, меняющийся размер блоков обеспечивают высокий уровень привлекательности этой ФС.

Отметим, что в этой статье даются базовые сведения о файловых системах Linux, а типов ФС существует намного больше. Если вам требуется более детальная информация о типах ФС и их отличиях, рекомендуем обратиться к документации.


поделиться: 
(0)
автор: Александр Воронцов
опубликовано: 28.10.2021
Читайте нас: 
Вверх!