==什么是文件系统？

计算机的文件系统是一种存储和组织数据的方法，文件系统使用文件和树形目录的抽象逻辑
概念代替了硬盘和光盘等物理设备使用数据块的概念
文件系统通常使用硬盘和光盘这样的存储设备，并维护文件在设备中的物理位置。
实际上文件系统也可能仅仅是一种访问数据的界面而已，实际的数据是通过网络协议
（如NFS、SMB、9P等）提供的或者内存上，甚至可能根本没有对应的文件（如proc文件系统）

==什么是数据块？

块是一段标准长度（块大小）的字节或位元，一般为512字节或1024字节，又称为簇，是管理
存储的最小单元，一般一次会读取一个完整的块

==文件系统类型有哪些？

磁盘支持类型：FAT、exFAT、NTFS、HFS、HFS+、ext2、ext3、ext4、ODS-5、btrfs、XFS、UFS、ZFS。
linux支持类型：Btrfs、JFS、ReiserFS、exFAT、ext、ext2、ext3、ext4、XFS、ISO 9660、
Minix、MSDOS、UMSDOS、VFAT、NTFS（Linux Kernel内置的NTFS驱动程序，写入功能不稳定）、
HPFS、NFS、SMB、SysV、PROC等
Windows支持类型：FAT12/FAT16    FAT32/VFAT    FAT64/exFAT    NTFS

==不同的文件系统类型，怎么访问？

vfs虚拟文件系统，可以根据你操作的是哪个“实际文件系统”(哪个分区)来进行不同的实际的操作
VFS中提供一个抽象的struct结构体，然后对于每一个具体的文件系统要把自己的字段和函数填充进去

==ext2分区过程举例

bootblock blockgroup_0 blockgroup_1 blockgroup_2 blockgroup_n
            |        |
        |                        |
    |                                        |
superblock gdt blockbitmap inodebitmap inodetable datablocks

    boot block：大小1KB固定，磁盘分区信息和启动信息
    块：mkfs -b 设置block大小，大于1KB，块组起始就是0
    块组：每个block大小有关，block bitmap可容纳的大小*8bit，多余的大小顺延多个块组
    块组内容：

    super block 
    超级块    大小1 block    ，    文件信息 ，    dumpe2fs内容，损坏后整个分区完蛋
    每个块组有一个copy，内核只用第一个，fsck可以检查备份进行恢复
    
    GDT group description table
    块组描述符表，描述其他信息位置，inode、数据块起始位置和未使用，损坏后整个块组完蛋，reserv
    信息描述中占第二多部分
    
    block bitmap
    描述哪些块是空闲的
    
    inode位图
    描述哪些inode是空闲的
    
    inode表
    8K一个inode，一个占128字节，1/64块组大小，信息描述中占最多的部分
    stat(status) 功能说明:显示inode内容
    
    
    data block
    常规文件数据存储到数据块
    目录中的文件名称和目录名称到数据块
    符号链接较短，直接到inode，没有数据块
    设备文件，fifo和socket没有数据块
    
    FIFO有两种用途：
    （1）FIFO由shell使用以便数据从一条管道线传输到另一条，为此无需创建临时文件。
    （2）FIFO用于客户进程-服务器进程程序中，已在客户进程与服务器进程之间传送数据

    cp
    分配一个空闲的inode，inode表新加一个项目，目录中新加目录名执行inode，数据复制到block
    rm
    减少文件名对应inode的连接数，当为0时候，删除inode，释放数据
    mv
    inode不变，新加目录名，删除原有目录名，新目录名指向inode，数据块没有影响
    不同文件系统，则等同于cp+rm两个操作
    软连接
    ln -s source new，新建inode，数据内容指向源数据所在的目录，不影响源
    硬链接
    ln source new，指向同一个inode同一个数据块，增加一个链接
    ls -l查看其实是统计累加，硬链接会统计翻倍，du计算准确
    目录下的硬链接初始为2，. ..是硬链接到当前和上一级目录，本身一个硬链接
        
创建文件系统举例
    dd if=/dev/zero of=fs count=256 bs=4K
    mkfs fs
    dumpe2fs fs
    stat fs
    sudo mount -o loop fs /mnt
    od -tx1 -Ax fs
        以十六进制输出，每列输出一字节。od -tx1 testfile
        od、hexdump、xxd
        hexdump的输入格式最灵活，因为它有专门的参数指定格式, 常用选项 -C。
        od没什么特点，od -x 和不带选项的xxd差不多。
        xxd还可以通过-r选项把16进制表示的反转换为正常的文件
    debugfs fs
    debugfs 也提供了 cd、ls 等命令，不需要 mount 就可以查看这个文件系统中的目录

1M的文件系统，有5%的预留系统使用，1/64接近2%的inode
    
dumpe2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem volume name:   <none>
Last mounted on:          <not available>
Filesystem UUID:          571f8127-3ea7-40e4-9ed4-d7520ac1ae04
Filesystem magic number:  0xEF53
Filesystem revision #:    1 (dynamic)
Filesystem features:      ext_attr resize_inode dir_index filetype sparse_super
Filesystem flags:         signed_directory_hash
Default mount options:    user_xattr acl
Filesystem state:         clean
Errors behavior:          Continue
Filesystem OS type:       Linux
Inode count:              128                    8K空间分配一个inode
Block count:              1024                    一个block大小1k
Reserved block count:     51                    只能由特权进程分配的文件系统百分比，保证继续正确运行
Free blocks:              986
Free inodes:              117
First block:              1                        block大于1k，first是0
Block size:               1024
Fragment size:            1024
Reserved GDT blocks:      3
Blocks per group:         8192                    BLOCK BITMAP 1024 * 8 bit
Fragments per group:      8192
Inodes per group:         128                    1M/8K
Inode blocks per group:   16                    每个inode 1/8个block
Filesystem created:       Tue Jul 30 16:29:04 2019
Last mount time:          n/a
Last write time:          Tue Jul 30 16:29:04 2019
Mount count:              0
Maximum mount count:      -1
Last checked:             Tue Jul 30 16:29:04 2019
Check interval:           0 (<none>)
Reserved blocks uid:      0 (user root)
Reserved blocks gid:      0 (group root)
First inode:              11                    前10个ext2保留，11是lost+found，2是根目录
Inode size:              128                        128个字节
Default directory hash:   half_md4
Directory Hash Seed:      9f8be758-4723-4853-98a7-96f413ac43fa

Group 0: (Blocks 1-1023)
  Primary superblock at 1, Group descriptors at 2-2
  Reserved GDT blocks at 3-5
  Block bitmap at 6 (+5), Inode bitmap at 7 (+6)
  Inode table at 8-23 (+7)
  986 free blocks, 117 free inodes, 2 directories
  Free blocks: 38-1023
  Free inodes: 12-128
    
lost+found是系统panic或者断电，未链接的文件被系统使用但是没有删除，有inode没有名字，mklost+found

e2label 相当于给分区重命名，即使硬盘顺序改变，系统可以自动挂载正确的分区
tune2fs是调整和查看ext2/ext3文件系统的文件系统参数
        -l 查看文件系统信息
        -c max-mount-counts 设置强制自检的挂载次数，如果开启，每挂载一次mount conut就会加1，超过次数就会强制自检
        -i interval-between-checks[d|m|w] 设置强制自检的时间间隔[d天m月w周]
        -m reserved-blocks-percentage 保留块的百分比
        -j 将ext2文件系统转换为ext3类型的文件系统
        -L volume-label 类似e2label的功能，可以修改文件系统的标签
        -r reserved-blocks-count 调整系统保留空间
        -o [^]mount-option[,...] Set or clear the indicated default mount options

du-Disk Usage
    逐个调用fstat这个系统调用，统计中不考虑Meta Data，inode等信息
    du -s命令通过将指定文件系统中所有的目录、符号链接和文件使用的块数累加得到该文件系统使用的总块数
df-Disk Free
    statfs这个系统调用，直接读取分区的超级块信息获取分区使用情况
    df命令通过查看文件系统磁盘块分配图得出总块数与剩余块数
    
df命令获得真正的文件系统数据，而du命令只查看文件系统的部分情况    
    
已经删除的文件，如果有进程在引用，链接减一，还存在一个 inode的引用，df会统计，du不会统计
    
恢复已经删除，但是进程在使用的文件
        lsof |grep xxx.txt                    获取进程号
        ls -l /proc/6511/fd/*                获取正在使用文件的文件描述符
        cp /proc/6511/fd/3 xxx.saved        复制到文件

==mount的执行过程

目录项：目录项是描述文件的逻辑属性，只存在于内存中，并没有实际对应的磁盘上的描述，
更确切的说是存在于内存的目录项缓存，为了提高查找性能而设计

第一部分建立vfsmount对象和superblock对象，必要时从设备上获取文件系统元数据；
第二部分将vfsmount对象加入到mount树和Hash Table中，并且将原来的dentry对象无效掉

==rootfs挂载
在启动选项中没有指定root=“”时候，采用ramfs进行启动mount
tmpfs启动会默认设置一半内存大小进行mount
==tmpfs挂载

==格式化文件系统

如何知道文件被哪个进程写
http://blog.yufeng.info/archives/2581#more-2581
SystemTap 是监控和跟踪运行中的Linux 内核的操作的动态方法

https://www.cnblogs.com/sparkbj/p/7161669.html
lsof(list open files)是一个列出当前系统打开文件的工具
列出除了某个用户外的被打开的文件信息
lsof   -u ^root
sar(SystemActivityReporter系统活动情况报告)