操作系统(11)-文件系统

在计算机中,文件系统(file system)是命名文件及放置文件的逻辑存储和恢复的系统。DOS、Windows、OS/2、Macintosh和UNIX-based操作系统都有文件系统,在此系统中文件被放置在分等级的(树状)结构中的某一处。文件被放置进目录(Windows中的文件夹)或子目录,在树状结构中你希望的位置中。

文件系统指定命名文件的规则。这些规则包括文件名的字符数最大量,哪种字符可以使用,以及某些系统中文件名后缀可以有多长。文件系统还包括通过目录结构找到文件的指定路径的格式。

文件系统是软件系统的一部分,它的存在使得应用可以方便的使用抽象命名的数据对象和大小可变的空间。

一、定义

【百度百科】文件系统是操作系统用于明确存储设备(常见的是磁盘,也有基于NAND Flash的固态硬盘)或分区上的文件的方法和数据结构;即在存储设备上组织文件的方法。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统,简称文件系统。文件系统由三部分组成:文件系统的接口,对对象操纵和管理的软件集合,对象及属性。从系统角度来看,文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配,负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。具体地说,它负责为用户建立文件,存入、读出、修改、转储文件,控制文件的存取,当用户不再使用时撤销文件等。

文件系统这个概念实在是太大了,分类也特别的多,下面我挑几个主流常见的给大家介绍一下 。

二、常见的文件系统

1.Windows中常见的文件系统:

FAT: 中文名为文件配置表,是比较老的文件系统。

  • 有 FAT12, FAT16, FAT32 和 exFAT 等常见的类型。此文件系统已基本被 NTFS 取代。
  • 此文件系统可以被 macOS 写。

**NTFS:**全名 New Technology File System 即新技术文件系统,被普遍用于 Windows XP 以上版本的 Windows 中,取代原来 FAT32。

  • 此文件系统的优势是,当你将系统安装在此文件系统中后,安装盘的容量与系统的运行速度就没有任何关系了,也就是说,你不管系统盘里装多少东西,都不会卡。
  • 此文件系统不能被 macOS 写。

ReFS:(Resilient File System,弹性文件系统) 是在Windows Server 2012中新引入的一个文件系统。目前只能应用于存储数据,还不能引导系统,并且在移动媒介上也无法使用。

  • ReFS是与NTFS大部分兼容的,其主要目的 是为了保持较高的稳定性,可以自动验证数据是否损坏,并尽力恢复数据。如果和引入的Storage Spaces(存储空间)联合使用的话则可以提供更佳的数据防护。同时对于上亿级别的文件处理也有性能提升。

EFI系统分区(英语:EFI system partition,简写为ESP),是一个FAT16FAT32格式的物理分区,但是其分区标识是EF (十六进制) 而非常规的0E或0C,因此,该分区在Windows操作系统下一般是不可见的。UEFI BIOS引导系统使用,存储BIOS/EFI NAND芯片存储不下的那部分EFI扩展功能。支持EFI模式的电脑需要从 ESP 启动系统,EFI固件可从ESP加载EFI启动程序或者应用。ESP是系统引导分区。

2.Linux中常见的文件系统:

早期的Linux 使用 Ext2 文件系统格式,CentOS 5.x 默认使用 Ext3,本教程中所用的 CentOS 6.x 默认使用 Ext4,而 CentOS 7.x 默认使用 xfs 格式。

文件系统 描 述
Ext Linux 中最早的文件系统,由于在性能和兼容性上具有很多缺陷,现在已经很少使用
Ext2 是 Ext 文件系统的升级版本,Red Hat Linux 7.2 版本以前的系统默认都是 Ext2 文件系统。于 1993 年发布,支持最大 16TB 的分区和最大 2TB 的文件(1TB=1024GB=1024x1024KB)
Ext3 是 Ext2 文件系统的升级版本,最大的区别就是带日志功能,以便在系统突然停止时提高文件系统的可靠性。支持最大 16TB 的分区和最大 2TB 的文件
Ext4 是 Ext3 文件系统的升级版。Ext4 在性能、伸缩性和可靠性方面进行了大量改进。Ext4 的变化可以说是翻天覆地的,比如向下兼容 Ext3、最大 1EB 文件系统和 16TB 文件、无限数量子目录、Extents 连续数据块 概念、多块分配、延迟分配、持久预分配、快速 FSCK、日志校验、无日志模式、在线碎片整理、inode 增强、默认启用 barrier 等。它是 CentOS 6.3 的默认文件系统
xfs 被业界称为最先进、最具有可升级性的文件系统技术,由 SGI 公司设计,目前最新的 CentOS 7 版本默认使用的就是此文件系统。
swap swap 是 Linux 中用于交换分区的文件系统(类似于 Windows 中的虚拟内存),当内存不够用时,使用交换分区暂时替代内存。一般大小为内存的 2 倍,但是不要超过 2GB。它是 Linux 的必需分区

3.Mac中常见的文件系统:

HFS+:文件系统是目前的Apple电脑中默认的最常见的文件系统。HFS+来源于UNIX,但是又不用于UNIX,它增加了许多新的特性,同时也有许多不同于Windows、UNIX等系统的概念。HFS+是苹果公司为替代他们的分层文件系统(HFS)而开发的一种文件系统。

  • 它被用在macintosh电脑(或者其他运行Mac OS的电脑)上。它也是iPod上使用的其中一种格式。HFS+也被称为Mac OS Extended(或误称为“HFS Extended”)。在开发过程中,苹果公司也把这个文件系统的代号命名为“Sequoia”。
  • HFS+是一个HFS的改进版本,支持更大的文件,并用Unicode来命名文件或文件夹,代替了Mac OS Roman或其他一些字符集. 和HFS一样,HFS+也使用B树来存储大部分分卷元数据。

Apple 文件系统 (APFS) :是运行 macOS 10.13 或后续版本的 Mac 电脑所使用的默认文件系统,它具有强加密、空间共享、磁盘快照、快速目录大小统计等特性,以及改进的文件系统基础。虽然 APFS 最适合于新款 Mac 电脑中所用的闪存/SSD 储存,它也可以与使用传统硬盘驱动器 (HDD) 和外置直连储存设备的低版本系统配合使用。macOS 10.13 或后续版本支持 APFS 用于可引导启动的宗卷和数据宗卷。

4.其他文件系统

还有一些其他的文件系统应用在不同系统中,比如游戏机的文件系统基本都有自己的格式。像大部分的光盘都会采用CDFS格式。U盘可以采用exFAT这种方案来提高使用寿命。

三、总结

当然,不同系统的文件系统,通过一些操作和设置,也是可以在其他系统中进行读取的,比如Linux默认不能读取NTFS,但只要对Linux的内核进行重新编译,那也是可以读取NTFS格式的。


参考文章

1、 https://baike.baidu.com/item/文件系统/4827215?fr=aladdin
2、 http://c.biancheng.net/view/880.html
3、 https://zhidao.baidu.com/question/508569688.html

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