根文件系统的简介

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一、文件系统

文件系统是对一个存储设备上的数据进行组织的机制。这种机制有利于用户和操作系统的交互。

尽管内核是 Linux 的核心，但文件却是用户与操作系统交互所采用的主要工具。对Linux来说尤其如此，因为UNIX使用文件I/O机制管理硬件设备和数据文件。在Linux中如果没有文件系统，用户和操作系统的交互也就断开了。

用户空间包含一些应用程序和 GNU C 库(glibc)，它们为文件系统调用(文件的打开、读取、写和关闭)提供用户接口。

系统调用接口的作用就像是交换器，它将系统调用从用户空间发送到内核空间中的适当端点。

VFS 是底层文件系统的主要接口。

这个组件导出一组接口，然后将它们抽象到各个文件系统，各个文件系统的行为可能差异很大。
有两个针对文件系统对象的缓存(inode 和 dentry)。它们缓存最近使用过的文件系统对象。
每个文件系统实现(比如 ext2、JFS 等等)导出一组通用接口，供 VFS 使用。
缓冲区缓存会缓存文件系统和相关块设备之间的请求。例如，对底层设备驱动程序的读写请求会通过缓冲区缓存来传递。这就允许在其中缓存请求，减少访问物理设备的次数，加快访问速度。以最近使用(LRU)列表的形式管理缓冲区缓存。注意，可以使用 sync 命令将缓冲区缓存中的请求发送到存储媒体(迫使所有未写的数据发送到设备驱动程序，进而发送到存储设备)。

二、根文件系统

当我们在Windows环境下提到文件系统时，首先想到的是Fat32、NTFS等文件系统类型，而在Linux中，则会想到Ext2、Ext3等文件系统。但其实还有一种很重要的文件系统——根文件系统。

根文件系统，首先它是一种文件系统，该文件系统不仅具有普通文件系统的存储数据文件的功能，而且相对于普通的文件系统，它的特殊之处在于，它是内核启动时所挂载的第一个文件系统，内核代码的映像文件保存在根文件系统中，在根文件系统成功挂载之后，系统引导启动程序会从中把一些初始化脚本(如rcS，inittab)和服务加载到内存中去运行。

那么根文件系统是怎样挂载的呢？先将/dev/ram0挂载，而后执行/linuxrc，等其执行完后，切换到根目录，再挂载具体的根文件系统。根文件系挂载之后，也就是到了Start_kernel()函数的最后，执行init进程，也就第一个用户进程，对系统进行各种初始化的操作。

根文件系统之所以在前面加一个”根“，说明它是加载其它文件系统的“根”，它包含系统引导和使其他文件系统得以挂载所必需的文件。根文件系统包括Linux启动时所必需的目录和关键性文件，例如：Linux启动时都需要有init目录下的相关文件；在 Linux挂载分区时Linux一定会找/etc/fstab这个文件；根文件系统中还包括了许多的应用程序bin目录等。任何包括这些Linux 系统启动所必须的文件都可以成为根文件系统。

Linux启动时，第一个必须挂载的是根文件系统。如果系统不能从指定设备上挂载根文件系统，则系统会出错而退出启动。成功之后可以自动或手动挂载其他的文件系统。因此，一个系统可以同时存在不同的文件系统。

在 Linux 中将一个文件系统与一个存储设备关联起来的过程称为挂装(mount)。使用mount命令可以将一个文件系统附着到当前文件系统层次结构中。在执行挂装时，要提供文件系统类型、文件系统和一个挂装点。根文件系统被挂载到根目录后，在根目录下就有根文件系统的各个目录与文件/bin、/sbin、 /mnt等，再将其他分区挂接到/mnt目录上，/mnt目录下就有这个分区的各个目录与文件。

附录：

Linux支持多种文件系统，包括 ext2、ext3、vfat、ntfs、iso9660、jffs、romfs、cramfs、nfs 等。为了统一管理，Linux引入虚拟文件系统 VFS（Virtual FILE System）。

Linux 文件系统由 4 层组成，分别是用户层、内核层、驱动层、和硬件层。