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根文件系统的深入探讨

Watchstor.com  佚名丨2009-10-30 15:43 标签:FC SAN 

无论是Windows还是Linux还是MAC OS 都会有自己的文件系统那么文件系统和根文件系统到底有什么联系呢,希望看了会对大家有所帮助。

下面就给大家介绍一下“根文件系统”和“文件系统”的联系

要不我们就统一简称为FS和RFS:
文件系统:File System => FS;
根文件系统:Root File System => RFS。

首先你考虑一点描述语句:根文件系统也是一种“文件系统”,可以认为是一种“特殊的”“文件系统”,为什么是叫“特殊的”呢?是因为这种“根”“文件系统”承载着某些“特殊的功能”(其实“文件系统”相同的话,所具备的功能都是一样的),那就是“操作系统”可能需要通过某种“布局”来管理相关设备的,诸如软盘设备、硬盘设备、虚拟磁盘设备等等,这里可能就是用了一种已被定义好了“数据结构”的“布局”,即“文件系统”,而出现的“根文件系统”呢可能是用来担当主要或重要角色。

形象点来说,Windows下的C盘分区是有一定文件系统的,如FAT32、NTFS,这当然也都是文件系统呀。在安装Windows操作系统时,会要求你先“格式化”C盘[当然我们目前考虑操作系统是被安装在C盘中],采用一种“文件系统”比如NTFS、FAT32等,这一步呀,就类似于安装“根文件系统”,也就是说在C盘中的NTFS文件系统会被称作是“根文件系统”,而在D盘等中的NTFS文件系统会被称作是“文件系统”或你想加上前缀名称也不是不可以,比如“普通文件系统”,而我们从名称上来说的话,因为这里出现了一个字眼“根”,所以我们就有两种名称的叫法了,自然就是FS与RFS,所以这种名称叫法就会让人感觉很是“云里雾里”,而后“不知所云”的],这个“格式化”过程就是将C盘上的存储空间呀按预先定义好的一种FS的“数据结构”去“初始化”这些磁盘,[这里假设MINIX FS也可被Windows用来“格式化”C盘呀]比如建立引导块、建立超级块、建立两类位图块、建立i节点位图块、建立好数据区块等)也就是说,这个磁盘分区必须已经按一定数据结构的方式把磁盘空间“组织”好,以便“某种系统”(OS或FS,好象是FS更准确吧)能“访问”该分区,所以在 0.11内核中会有两种区分:mount_root() 和 sys_mount(),分别指“挂载根文件系统”、“挂载文件系统”[这里我觉得不应该用一个词:安装!

我所理解的意思是,“安装”就是指把某种东西“放”到另一种东西上面去,比如你要安装某种软件到C盘,这种软件的安装程序可能在D盘,这时你会启动D盘上该软件的安装程序,然后安装程序就会把软件默认安装到C盘上,所以这个过程会叫做“安装”,安装前C盘上没有该软件的任何信息,安装后C盘上就会有该软件的信息啦],所以呢,要使用sys_mount()功能,某种设备(具体来说就是某一分区)必须已经被某种FS的格式“安装”好,然后该设备才会被“挂载”(mount)到“一个地方”去。

那我们就以MINIX FS和FAT FS来分析吧。

在0.11内核代码中,从mount_root(void)中的注释可知,该函数会被“系统调用函数”sys_setup()调用,而在系统开机初始化设置时函数sys_setup()会被调用。为什么不会调用sys_mount()呢?那我们又何时使用sys_mount()函数呢?其实sys_mount()函数也是“系统调用函数”。我们在linux系统中,当你在某个shell的命令行中输入mount后回车,你会看到以下提示信息:mount: usage: mount dev dir你大概应该清楚了,而这是“正确的提示信息”,因为我们用错mount用法了(另外,在/bin目录下,可以看到有mount这样一个文件,mount应该就是一个单独的程序了吧:-),好多地方都说mount是shell内部命令,而我更可能会认为cd才是shell的内部命令之一)。

那我们从sys_mount()函数的注释中可以知道,该函数是“安装文件系统调用函数”(我个人觉得这句话不太好理解),而我知道函数的功能,所以我会这么理解:这个函数是一“系统调用函数”,其功能是“将一个‘文件系统’即FS‘挂载’到(现有‘根文件系统’即RFS的)一个“目录”上,即目录文件的i节点。所以呢,这个就与“mount dev dir”这样的提示信息对应起来了;另外,我们需要知道,dev表示的是某个设备上的一个分区,而dir表示的是某一个“现有的”文件系统中的“目录文件”,注意一定是“现有的”,在这里就是我们说的“根文件系统”,所以,你要使用mount功能,就得有以下条件:
◆在一个现有“文件系统”(根文件系统RFS)下面
◆该RFS中已经有了一些设备文件的存在,比如 /dev 下面的 hd0,hd1,等等
◆2中的/dev其实就是由RFS来管理的
◆还需要有一个目录存在,而该目录也是在该RFS中的即由RFS来管理的
◆当然你要有实际的磁盘设备存在(/dev/hd0只是表示一个“虚”的设备文件名而已)且该设备已被“FS”格式化好了
◆最后你就会用mount dev dir这样的方式,将实际的磁盘分区“挂载”到dir中

假如,你有一个硬盘(假设大小是512MB),就只是一个分区,该分区中的FS是 FAT FS(假设unix可以直接访问,大不了看成是与minix fs是一样的,只是名称不同而已,以下就是把它看成就是一个minix fs来分析的)。

所以当你启动了“0.11系统”(这个说法比较简化,意思就是你进入了sh命令行)后,其实RFS就已经被“自动”“挂载”好了(就是mount_root()),这时,你需要在该“0.11系统”中访问那个硬盘,假设硬件上你已经安装好了硬盘了,然后你会在sh命令行中进行“安装”过程了,假如是:
mount /dev/hd0 /mnt/fatc
即将第一个硬盘的第一个分区(目前只有一个分区)“挂载”到“RFS”中的根目录下的mnt目录中的fatc目录上。所以,你可以直接“进入”到 fatc 目录中去访问该硬盘里的文件了。
成功了!挂载成功,大功告成!

因为你了解内核代码,所以你应该知道mount一系列过程的,你要知道以下几点:

◆/dev/hd0, /mnt/fatc都是RFS中的“文件”(统称),前者是设备文件,后者是目录文件。 

[体现在i节点结构中,就是各自的inode->i_mode中会区分是“设备类型文件”还是“目录类型文件”,且前者的inode->zone[0]存有该设备的设备号(还有inode->i_dev也是设备号,但实际含义不一样),后者的inode->i_mount就被置位啦,注意因为这个i节点就是一个“被‘安装’/‘挂载’好了FS的i节点。/ 这是目录,但这个是RFS的目录,且是根目录。

◆/mnt/fatc “相当于”就是那个硬盘分区中FS的根目录。但其实该硬盘中的根目录也是/。

[假设当你去访问那个分区“根”目录(其实也是/,但你能直接进去吗?)中的某个文件hello.c,时,你会在现有sh命令行中,cd /mnt/fatc回车后 ls hello* -l,然后你会发现有hello.c这个文件,其实你就应该需要知道RFS是怎么“定位”寻找到该hello.c文件的,当中有一个重要的过程就是需要取每一个文件的inode信息即iget()函数,该函数中发现某文件的inode->i_mount被置位时,就“特别小心”了,为什么?因为该inode表示被“挂载”了一个文件系统,所以RFS会“切换”到那个FS的根目录中去(使用了ROOT_INO,super_block[i].s_dev这样的参数),然后再在该FS中按正常的过程继续寻找所需要的文件,所以你能找到]“正常的过程”就是指:要么从一个FS的根目录中开始查找文件,要不从一个文件系统当前用户进程的当前工作目录中开始查找文件。所以就有一个重要的说法(我是这么理解的):跨文件系统访问文件。这一过程涉及面较广,主要数据结构有:i节点、超级块。

◆最后,当你不需要使用该分区或是你想把硬盘拿走,则你会使用 umount 功能啦,这就对应 sys_umount()这一“系统调用函数”,那你就要知道该函数做了些什么事了。

最后,总的来说:
mount_root()挂载了一个MINIX FS又被称为是RFS。
然后你可以在该RFS中再挂载别的FS。RFS与系统“共存亡”,自动被“挂载”,自动被“卸载”。
所以,FAT等也可以是根文件系统,当然也是文件系统。

所以,当你在你电脑上安装了多操作系统时,假设在C盘(FAT32 FS)被装了 win98,在D盘(NTFS FS)被安装了winxp,那么,当你进入了win98时,你FAT32好象就是RFS,那么NTFS就是FS了;当你进入了winxp时,NTFS好象就是RFS,那么FAT32就是FS了。
(为什么C盘是要FAT32呢,因为win98不支持ntfs fs,而你又是装的win98)

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