一、文件系统是什么？

 

文件系统是对一个存储设备上的数据和元数据进行组织的机制。它的最终目的是把大量数据有组织的放入持久性(persistant)的存储设备中，比如硬盘和磁盘。文件系统(file system)是就是文件在逻辑上组织形式，它以一种更加清晰的方式来存放各个文件。数据被存入到某个分区中。

 

二、常见的文件系统：

 

NTFS：

 

Windows当前的默认文件系统，NTFS文件系统是一个基于安全性的文件系统，是Windows NT所采用的独特的文件系统结构，它是建立在保护文件和目录数据基础上，同时照顾节省存储资源、减少磁盘占用量的一种先进的文件系统。

 

ExTN:

 

Ext系列是Linux的老牌文件系统了，一直是Linux的主打，从Ext3开始支持日志，Ext4更加完善了很多功能。由于其组织形式的限制，很难将很多现代文件系统的功能加进去，所以Linux才会出Btrfs项目企图重头开发一个功能强劲的文件系统。

 

Btrfs:

 

BTRFS（通常念成Butter FS），由Oracle于2007年宣布并进行中的COW(copy-on-write式)文件系统。目标是取代Linuxext3文件系统，改善ext3的限制，特别是单一文件大小的限制，总文件系统大小限制以及加入文件校验和特性。加入ext3/4未支持的一些功能，例如可写的磁盘快照(snapshots)，以及支持递归的快照(snapshots of snapshots)，内建磁盘阵列（RAID）支持，支持子卷(Subvolumes)的概念，允许在线调整文件系统大小。

 

ZFS:

 

被称为真正的下一代文件系统，ZFS 提供卷管理（能够在单个文件系统中处理多个单独的存储设备），块级加密校验和（允许以极高的准确率检测数据损坏），自动损坏修复（其中冗余或奇偶校验存储可用），快速异步增量复制，内联压缩等，以及更多。

 

linux 可以实现在一个根系统下，挂载多个文件系统。比如：双系统中 /media 目录下挂载 NTFS文件系统，/mnt 目录下，挂载U盘的文件系统。

 

三、虚拟文件系统(VFS)

 

Linux支持的 文件系统有上百种，难道Linux内核需要对上百种一一适配吗？

 

不需要。为了支持各种不同的文件系统，Linux 内核在用户进程和文件系统的中间，又引入了一个抽象层，也就是虚拟文件系统 VFS（Virtual File System）。

 

VFS 定义了一组所有文件系统都支持的数据结构和标准接口。这样，用户进程和内核中的其他子系统，只需要跟 VFS 提供的统一接口进行交互就可以了，而不需要再关心底层各种文件系统的实现细节。

 

下图是：系统调用、VFS、缓存、文件系统以及块存储之间的关系。

图源：极客时间

四、挂载文件系统：

先来介绍一下根文件系统：

根文件系统首先是一种文件系统，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（mount）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，系统引导启动程序会在根文件系统挂载之后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。

挂载：

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载（mount）。使用 mount 命令将一个文件系统附着到当前文件系统层次结构中（根）。

挂载文件系统的过程：

在 Linux 系统启动阶段的最初阶段，root 文件系统就会被挂载到 root 目录下（/）。其它文件系统在之后通过 SystemV 下的 rc 或更新一些的 Linux 发行版中的 systemd 等 Linux 启动程序挂载。在启动进程中文件系统的挂载是由 /etc/fstab 配置文件管理的。

 

 

五、如何分区？

 

首先，在Linux下谈分区并不准确。

 

与Windows分区，一个分区一个盘符不同。Linux是一整个目录树，如下图。Linux先划分固定大小的磁盘空间，设置好文件系统后，将磁盘空间挂载到固定目录下。

 

Linux目录结构，最顶层的目录称为根目录。图源：拉勾教育

 

在开始之前先介绍一下，Linux不同目录的功能。

 

Linux根目录

 

Linux 文件系统层次结构的顶层，图源

 

在所有子目录中，粗体的目录组成了 root 文件系统的必需部分。它们（特别是它们包含的内容）必须在系统启动的时候出现，从而系统才能正确启动。剩下的非粗体的目录不需要在系统启动过程中出现，但会在之后挂载到 root 文件系统上，在开机阶段，它们为主机进行准备，从而执行有用的工作。

 

分区

 

以下作为分区的个人理解，如有不同意见，欢迎评论区交流。

 

为什么要分区？

1. 数据安全：在不损失数据的情况下重装系统，比如独立设置 /home 挂载点，重装系统的时候直接标记回 /home，数据不会有任何损失。
2. 效率（机械硬盘）：将数据集中在某个分区，读取数据时，硬盘只会搜索相应区段，提升读取速度。

 

如何分区？

 

 

 

 

关于/usr分区，多说一句，因为我经常搞机，重装比较多，如果单独划分 /usr分区，装完系统，直接挂载就可以使用以前的数据啦。

如果你是普通用户，可以不分此目录。但 建议把 根目录 分得大一点，其他的空间给 /home 分区。

 

其他疑问，评论区交流。

 

 

拓展阅读：

磁盘、分区及Linux文件系统 [Disk, Partition, Linux File System]

Linux各目录及每个目录的详细介绍

带你真正认识Linux 系统结构

linux一定需要文件系统吗？

低调的 Linux 文件系统家族

深入理解ext4等Linux文件系统

何为文件系统，何为根文件系统？ - 蓬岸 Dr.Quest的回答 - 知乎

什么是文件系统？

诠释 Linux 中“一切都是文件”概念和相应的文件类型

网络套接字 -- 维基百科

谈谈计算机，说说文件系统 写文章

Linux 文件系统层次标准

分区

Unix/Linux的System V、BSD、Posix概念

Linux系统安装时分区的选择（推荐）

安装Ubuntu Linux系统时硬盘分区最合理的方法

Ubuntu分区方案（菜鸟方案、常用方案和进阶方案）

Linux磁盘分区的详细步骤(图解linux分区命令使用方法)

Linux交换空间（swap space）

分配swap分区swap --ArchLinux

 

 

 

参考资料：

1. 文件系统--维基百科
2. Arch安装指南
3. Linux文件系统概览
4. linux文件系统是怎么工作的？
5. Linux下为什么要进行磁盘的分区
6. 《Linux就该这么学》 -- 刘遄 第6章存储结构与磁盘划分