Minix文件系统

一、参考

存储技术原理分析

二、正文

1. 前言

Minix是Linux最早的文件系统，Minux文件系统的磁盘布局由6个部分组成：
引导块，超级块，i节点位图，逻辑块位图，i节点，逻辑块

引导块：
在文件系统的开头，通常为一个扇区，其中存放引导程序，用于读入并且启动操作系统；

超级块：
用于存放磁盘设备上文件系统结构的信息，说明各个部分的大小；

i节点位图：
用于描述磁盘上每个i节点的使用情况，除了第一个比特位以外，i节点位图中的每个
比特位依次代表盘上每个i节点区中的一个i节点，因此i节点位图的比特位1代表盘上i节点区中的第一个i节点
当一个i节点被使用时候，则i节点位图中对应的比特位被置位，由于当所有磁盘i节点都被使用时候，查找空闲i节点的函数会返回0值，因此i节点位图最低比特位（位0）闲置不用，并且在创建文件系统时候，会预先将其设置为1，即编号为0的i节点未被使用，i节点编号从1开始，编号1保留给根目录对应的i节点。

i节点：
反映的是文件的元数据

逻辑块位图：
描述磁盘上每个逻辑块的使用情况，
除了第1个比特位（位0）以外，逻辑块位图上每个比特位依次代表盘上逻辑块中的一个逻辑块，因此逻辑块位图的比特位1代表盘上逻辑区中第一个逻辑块，当一个逻辑块被使用时候，则逻辑块位图中对应比特位被置位，由于当所有磁盘逻辑块都被使用时候，查找空闲逻辑块的函数会返回0值，因此逻辑块位图最低比特位（位0）闲置不用，并且在创建文件系统时候会预先将其设置为1，在这样的设计下，编号为0的逻辑块未被使用，逻辑块编号从1开始

逻辑块：
保存了文件的数据，每个文件有且仅有一个i节点，但是可以有0，1或者多个逻辑块，i节点最重要的作用莫过于作为寻址文件数据的出发点，因此i节点中需要保存文件数据的逻辑块编号。

2. 文件系统对象

Linux文件系统对象之间的关系，可以概括为文件系统类型、超级块、inode、dentry、vfsmount之间的关系

2.1 文件系统类型

文件系统类型规定了某种类型文件系统的行为，存在的主要目的是为了构造这种类型文件系统的实例，或者被称为超级块实例.
linux支持多种文件系统，每个文件系统对应于一个文件系统类型file_system_type结构

2.2 VFS超级块

超级块是整个文件系统的元数据的容器，对于基于磁盘的文件系统，超级块（磁盘上的超级块）是保存在磁盘设备上固定位置的一个或者多个块，在装载该磁盘上的文件系统的时候，磁盘上的超级块被读入内存，根据它构造内存中的超级块。

其中一部分是各种文件系统共有的，被提取出来，称为VFS超级块，表示VFS超级块的结构是super_block

2.3 inode

2.4 dentry

dentry翻译为目录项，但是和文件系统中的目录项不是一个概念，VFS和具体文件系统的dentry如下图，dentry属于所有文件系统对象，包括目录、常规文件、符号链接、块设备文件、字符设备文件等，反映的是文件系统对象在内核中所在文件系统树中的位置

2.5 文件系统装载

vfsmount, 文件系统装载，在Linux系统中，文件系统在使用前，需要先装载，vfsmount对象反映了一个已经装载的文件系统实例， Linux内核代码可以通过vfsmount访问这个文件系统实例，但是，如果要被用户空间访问，需要将它装载到全局文件系统树，形成其中的一个子树，vfsmount对象变成了用于将每个局部文件系统链接到全局文件系统树的"连接件"

3. 装载文件系统

4. 路径查找

5. 打开文件

6. 读文件

7. 写文件

8. 冲刷文件

9. 块设备文件

10. 文件系统编程模式